Mittausongelma ja dekoherenssi. Mittausongelma von Neumannin mittaus.

Esitys aiheesta: "Mittausongelma ja dekoherenssi. Mittausongelma von Neumannin mittaus."— Esityksen transkriptio:

1 Mittausongelma ja dekoherenssi

2 Mittausongelma von Neumannin mittaus

3 Mittausongelma von Neumannin mittaus

4 Mittausongelma Schmidt: Tilat yksikäsitteisesti määritelty, joss tilat ovat ortogonaalisia ja kaikki kertoimet eroavat toisistaan. Kannanvalinnan ongelma (problem of the preferred basis) - Mikä määrittelee kannan, jossa systeemi havaitaan? - Miksi mittauslaite, joka on suunniteltu mittaamaan vain tiettyä suuretta, näyttäisi formaalisti pystyvän mittaamaan myös muita suureita? - Miksi makroskooppisten systeemien ”valittu kanta” näyttäisi liki poikkeuksetta olevan koordinaattiavaruus?

5 Mittausongelma Kvasiklassisuuden ongelma (problem of the nonobservability of interference) - Miksi interferenssin, ja edelleen superpositiotilojen, havaitseminen on niin vaikeaa muille kuin mikroskooppisille systeemeille?

6 Mittausongelma Kvasiklassisuuden ongelma (problem of the nonobservability of interference) 

7 Mittausongelma Tulosongelma (problem of outcomes) - Miksi systeemi on mittauksen jäljiltä aina mitatun obervaabelin ominaistilassa, eikä koskaan näiden ominaistilojen superpositiosta? - Mikä aiheuttaa tämän ”romahduksen”? - Miten todennäköisyyskäyttäytyminen voitaisiin käsittää kvanttimekaniikan perusformalismin kontekstissa?

8 Dekoherenssi Kytkeytyminen ympäristöön Tiheysoperaattori: Redusoitu tiheysoperaattori: Observaabelin odotusarvo:

9 Dekoherenssi Kytkeytyminen ympäristöön 

10 Dekoherenssi Kvanttimittausraja (quantum-measurement limit)

11 Ympäristölähtöinen supervalinta (environment-induced superselection), eli ylävalinta (einselection): - Vuorovaikutus ympäristön kanssa määrää, mitkä tilat on helpointa, tai ylipäätään mahdollista, havaita. - Ylävalitut tilat (osoitintilat) mahdollisimman stabiileja ja kytkeytyvät ympäristön kanssa mahdollisimman vähän. - Kvanttimittausrajalla osoitintilat :n ominaistilat. Ratkaistu Mittausongelma Kannanvalinnan ongelma (problem of the preferred basis)

12 Mittausongelma Kvasiklassisuuden ongelma (problem of the nonobservability of interference) Dekoherenssi: - Interferenssi ylävalittujen tilojen välillä muuttuu nopeasti mahdottomaksi havaita systeemin tasolla johtuen kytkeytymisestä ympäristöön. - Tunnetuissa malleissa interferenssin rappeutuminen yleensä eksponentiaalista, - Makroskooppisissa systeemeissä siroamistapahtumat aiheuttava liki välittömän dekoheroitumisen koordinaattiavaruudessa. Ratkaistu

13 Mittausongelma Tulosongelma (problem of outcomes) Ympäristön vaikutuksen huomioon ottaminen ei ainakaan tällä haavaa valota tulosongelmaa millään tavoin. Ratkaisematta

14 Dekoherenssi kvanttilaskennassa Kubitit Kubitti: N:n kubitin laskennallinen kanta:

15 Dekoherenssi kvanttilaskennassa Dekoherenssivapaat aliavaruudet (decoherence-free subspaces, DFSs)

16 Dekoherenssi kvanttilaskennassa Kubittien kytkeytymien

17 Lähde: Maximilian Schlosshauer: Decoherence and the Quantum-to-Classical Transition (Springer, 2008)