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量子力学中测量假设的推广   

发布者:在华韩国创新中心 发布时间:2021-06-11 23:21:00 点击量:
发布时间:2021-06-11 23:21:00
  在部分测量中塌陷。整个波函数以一定的概率(在本例中为1/3)化为被测量的部分波函数所覆盖的一个特征态。资料来源:中国科学出版社
  测量假设对量子力学是至关重要的。如果我们测量一个量子系统,我们只能以一个概率得到被测量的可观测对象的一个特征值,如位置、能量等。测量完成后,系统会立即坍缩为相应的本征态,称为状态坍缩。本文认为非克隆定理实际上是测量公设的结果,因为非克隆定理在经典物理中也成立。克隆在经典物理学中的可能性实际上是完全测量经典系统的能力,从而可以测量和制备经典状态。
  为了清楚地解释量子力学中的测量,最好使用下面的例子。假设一个光子通过三个相同的狭缝,我们在每个狭缝后放置一个理想的非爆破探测器。根据测量假设,其中一个探测器将探测到光子,结果整个波函数将坍缩到那个狭缝中。
  如果我们只在上面的狭缝后放置一个探测器,会发生什么?我们很自然地认为它将有三分之一的概率探测光子,并将整个波函数折叠为缝隙-1,如图2所示。但是,如果上缝的探测器不测量光子会发生什么?这是部分测量。这在对偶量子计算的形式化中就遇到了,提出用线性酉组合(LCU)进行量子计算。
  Long提出,当测量一个部分波时,肯定会发生一些事情:(1)坍缩:它会以一定的概率坍缩到一个特征值中。测量完成后,整个波函数瞬间变为对应的本征态;(2)坍缩:被测波函数消失,向未被测部分移动。如图2所示,探测器将以1/3的概率测量光子,整个光子波函数坍缩到上狭缝中。如图3所示,上缝被测部分消失,未测部分即中缝和下缝波函数增加。
  在部分测量中发生坍塌。上缝处的测量部分消失,中、低缝处的未测量部分增多。资料来源:中国科学出版社
  在现实中,部分测量比全部测量更常见。需要注意的是,局部的缩进和缩出不仅在空间中是随机发生的,而且在时间中也是随机发生的。例如,探测器对光子的探测可以很自然地根据这一局部测量假设来理解。当光子的波函数到达探测器时,它不是同时被测量的,也就是说它不是一个完整的测量。它的前部首先到达探测器,撞击探测器的某些区域。它要么在探测器的任何相交区域折叠,要么折叠并将相应的概率转移到波函数的其他部分。这个过程一直持续到光子被探测到。如果光子直到波函数的最后一部分到达探测器才被探测到,那么剩余的波函数的振幅增加到1,以便在最后一步确定地探测光子。
  这种解释是基于波函数就是量子系统实体本身的观点,即WISE解释。在WISE解释中,波函数和量子系统之间没有关系,波函数只是量子系统。WISE的解释得到了遭遇延迟选择实验的支持,这个实验在几年前在各种媒体上都有报道。
来源: 沈俏说娱乐