Какие процессы вызывают коллапс волновой функции и разрывают запутанность?

В этом вопросе говорится, что измерение спина запутанной частицы вызывает коллапс волновой функции, и, таким образом, запутанность разрушается.

Тогда этот вопрос утверждает, что мы не знаем, что именно является причиной коллапса волновых функций.

Однако какие известны процессы, приводящие к коллапсу волновой функции и, в частности, к разрыву запутанности?

Так что измерение спина коллапсирует волновую функцию. Что еще делает?

РЕДАКТИРОВАТЬ

Учитывая комментарии о том, что коллапс волновой функции до сих пор не понят, я хотел бы подчеркнуть экспериментальные наблюдения.
Кроме того, учитывая, что коллапс волновой функции может быть, а может и не быть искусственной конструкцией, можем ли мы сосредоточиться на том, какие наблюдаемые процессы разрушают запутанность?

(Из того, что я понимаю в современной теории, запутанность разрушается только при разрешении/коллапсе волновой функции, поэтому вопросы «что наблюдалось для коллапса волновой функции» и «что наблюдалось для разрыва запутанности» должны быть вопросами с одним и тем же ответы.)

Любое взаимодействие, которое приводит к запутыванию системы, дает еще больше степеней свободы. Затем, если вы рассматриваете только исходные степени свободы, система должна быть описана с использованием матрицы плотности, тогда это выглядит так, как будто волновая функция разрушилась, нарушив исходные запутанности.
Это не вопрос о запутанности; вы можете задать точно такие же вопросы о незапутанном состоянии.
Интерпретации квантовой механики расходятся во мнениях относительно того, является ли коллапс волновой функции физическим процессом или артефактом теоретического описания. Если это артефакт, ничто не может его «вызвать», потому что это всего лишь манера говорить. Что известно, так это то, что может «подготовить» систему к коллапсу (что бы это ни было), любое взаимодействие с окружающей средой, вызывающее декогерентность . "Средой" может быть любая система со многими степенями свободы, т.е. "классическая".
Как становится ясно из статьи Википедии о проблеме измерения , это открытая проблема квантовой механики — и действительно, этот вопрос в значительной степени эквивалентен проблеме измерения.

Ответы (3)

Поскольку вы уже говорите о Штерне-Герлахе, я подозреваю, что ваш вопрос больше касается того, в какой момент в существующих экспериментальных техниках происходит коллапс, а не изучения существующих техник. В Штерне-Герлахе это будет отклонение, а не экран, потому что именно здесь определяется значение вращения. Если я правильно понял вопрос, то общий ответ таков: «в момент эксперимента, когда изучаемое свойство получает определенное значение и суперпозиция заканчивается».

Также: Измерение — это взаимодействие с изучаемой системой. Нет ничего особенного, что отличало бы измерение от любого другого физического процесса. Это означает, что любое взаимодействие исходной системы с чем-либо еще во Вселенной нарушит волновую функцию, подготовив новое состояние.

Я думаю, что самым кратким (и интересным) ответом был первый комментарий (источник) в первой из ваших ссылок:

По сути, для того, чтобы наблюдения происходили, должно быть взаимодействие между частицами, или, как красноречиво сказано в посте, всякий раз, когда физик говорит «наблюдай», мысленно заменяй это на «ударить дерьмом».

Хорошо, скажи мне, имею ли я на это право. Суперпозиция возможна только потому, что многие частицы не «сталкиваются с дерьмом» в течение относительно долгого времени, и как только они это делают, их волновые функции коллапсируют во что-то довольно конечное. И затем эта волновая функция снова распространяется со временем, как я полагаю?
Я думаю, что это хорошее описание того, что обычно считается происходящим. (За исключением, может быть, части «суперпозиция возможна только потому, что»; считается, что суперпозиция — это очень неотъемлемая вещь, а не то, что происходит из-за отсутствия взаимодействий.)
Как новый участник, я еще не могу добавлять комментарии к другим, поэтому, пожалуйста, позвольте мне написать здесь об ответе alanf: Многомировая интерпретация - это очень субъективная интерпретация QM. Следует проявлять некоторую осторожность, чтобы утверждения вроде «волновая функция не коллапсировала» не делались таким образом, чтобы кто-то мог предположить, что они рассматриваются как принадлежащие к совокупности научных знаний.
Этот ответ иллюстрирует то, что Дэвид Эллерман называет «ошибкой разделения» ( arxiv.org/abs/1112.4522 ): «Ошибка разделения ошибочно принимает за измерение создание помеченной или запутанной суперпозиции. проецируется или коллапсирует в собственное состояние в аппарате для разделения, а не в более поздних детекторах.Но если бы детекторы были внезапно удалены, пока частица находилась в аппарате, то суперпозиция продолжала бы развиваться и иметь характерные эффекты (например, интерференционные картины в двухщелевой эксперимент)».
@StéphaneRollandin: извините, но я не понимаю, как ответ соответствует цитате. Вы хотите сказать, что при прогибе коллапса не происходит? (В любом случае ответ четко отделяет создание запутанности от измерения, поэтому я искренне не понимаю смысла комментария.)
Из ответа: «В Штерне-Герлахе это будет отклонение, а не экран, потому что именно здесь определяется значение вращения». Это точно соответствует цитате (именно поэтому я выбрал эту цитату). Поскольку нет измерения во время отклонения, это не происходит, когда определяются значения вращения; в этот момент он все еще находится в суперпозиции. Девиз статьи Эллермана: «серьезно относиться к суперпозиции». Бумагу стоит прочитать ИМО.
@StéphaneRollandin Если они находятся в суперпозиции, то как произошло отклонение в одном конкретном направлении? ... Я посмотрю на бумагу, но я думаю, что вам тоже лучше ответить, потому что сейчас вы просто говорите, что ответ неверен, но кто-то, читающий обсуждение, не может сказать, почему.
@StéphaneRollandin: Хорошо, я прочитал большую часть этого, и это звучит довольно странно. Один из основных моментов сделан на странице 6, под рис.6. Но разве тот же результат не будет достигнут, если «расщепить» фотоны на два отдельных луча, а затем пропустить их через обратный, после того как произойдет коллапс и все такое? Я думаю, он просто перефразирует наблюдения. Вопрос о двойной щели звучит интересно, но опять же никто не утверждает, что щели приводят к коллапсу состояний частиц.
Я бы ответил, если бы у меня был ответ ... :) Я согласен с Эмилио Писанти в его комментарии к вопросу о том, что это, по сути, проблема измерения.

Волновая функция не коллапсирует. Скорее, когда вы проводите измерение, происходит каждый из возможных результатов, но они динамически изолированы друг от друга посредством декогеренции и действуют примерно как невзаимодействующие версии одного и того же объекта — это обычно называют многомировой интерпретацией квантовой механики и рассматривается как некоторая спорная дополнительная опция, но это всего лишь следствие серьезного отношения к уравнениям движения квантовой механики как к описанию того, как устроен мир.

Сама запутанность предполагает, что система 1 имеет информацию о системе 2, к которой нельзя получить доступ, кроме как путем прямого взаимодействия или сравнения результатов измерений на них (локально недоступная информация):

https://arxiv.org/abs/quant-ph/9906007

https://arxiv.org/abs/1109.6223

Если система 2 взаимодействует с какой-либо другой системой, системой 3, то локально недоступная информация теперь находится в объединенной системе систем 2 и систем 3. Таким образом, одна только система 2 больше не содержит информации, необходимой для выполнения операций типа запутывания. А если система 3 — это среда, то вернуть ту локально недоступную информацию практически невозможно. Таким образом, системы 1 и 2 эффективно распутаны.

Я склонен согласиться с этой интерпретацией, но это интерпретация , и разумные и знающие люди могут и не соглашаются с ней. Было бы заблуждением утверждать, что материал в этом ответе бесспорен.
Как получить правило Борна?
@innisfree См. arxiv.org/abs/quant-ph/0303050 , arxiv.org/abs/1508.02048 и ссылки в них.
Многомировая интерпретация — это очень субъективная интерпретация КМ. Следует проявлять некоторую осторожность, чтобы утверждения вроде «волновая функция не коллапсировала» не делались таким образом, чтобы кто-то мог предположить, что они рассматриваются как принадлежащие к совокупности научных знаний. -Helen (я взял на себя смелость скопировать комментарий)
@Roman MWI - это единственное существующее объяснение результатов экспериментов QM: единственное объяснение того, что происходит в реальности, чтобы получить результаты. Многие люди не хотят ее принимать и приводят аргументы против нее, которые были опровергнуты, но не признают своей ошибки. Я признал наличие разногласий, но не буду притворяться, что считаю это разумным, поскольку отказываюсь санкционировать иррациональность.
@alanf Все ваши утверждения выше субъективны. MWI не предложил экспериментов, чтобы отличить его от других альтернатив, и бритва Оккама режет его, как будто завтра не наступит. Я даже не стал говорить о «рациональности» бесконечности реальных вселенных, вращающихся каждое мгновение.
@alanf «MWI - единственное существующее объяснение результатов экспериментов с QM»: нет, есть еще как минимум два. Копенгагенская интерпретация и мнение об отсутствии необходимости в интерпретации. Есть, вероятно, больше. Копенгаген является наиболее приемлемым, плюс он поддерживается экспериментами Белла, который на самом деле предложил их, чтобы опровергнуть его. Лично мне не нравится ни одна из двух упомянутых мною, но наука занимается изучением открытых вопросов.
Если КИ не нуждается в объяснении, то это не объяснение по определению. И в любом случае КИ просто ошибается в этом вопросе. Вы не можете правильно организовать эксперимент, не имея объяснения того, как он должен работать. В противном случае у вас есть такой стандарт, правильно ли он настроен. Эксперименты Белла не проверяют КИ, поскольку КИ не делает прогнозов, которые требуют объяснений. А эксперименты Белла объясняются MWI arxiv.org/abs/quant-ph/9906007 arxiv.org/abs/1109.6223

Учитывая комментарии о том, что коллапс волновой функции до сих пор не понят, я хотел бы подчеркнуть экспериментальные наблюдения.

Имо термин «коллапс волновой функции» является вводящим в заблуждение термином для «взаимодействия» или измерения.

Волновая функция неизмерима, это комплексная математическая функция, необходимая для расчета квантово-механических вероятностей взаимодействия. Это не наблюдаемый воздушный шар, который может схлопнуться. Наблюдаем только комплексно-сопряженный квадрат волновой функции.

Возьмем более простое математическое решение, параболу снаряда: наблюдаема ли парабола? Наблюдается только движение снаряда. Если вдруг снаряд изменит направление, мы не скажем, что парабола сломалась. Мы будем искать препятствие на пути снаряда, то есть взаимодействие, которое изменит функцию модели.

Так что измерение спина коллапсирует волновую функцию. Что еще делает?

Волновая функция представляет собой решение квантово-механического дифференциального уравнения с граничными условиями задачи. Любое взаимодействие изменяет граничные условия, а измерения — это взаимодействия. Измерение даст одну точку в распределении плотности вероятности, которую можно измерить, повторяя процесс много раз.

Это накопление одного электрона в двух щелях может дать представление о том, как плотность вероятности связана с отдельными измерениями:

dblsslit

Накопление электронов с течением времени

Каждый электрон, вылетевший из двух щелей, имеет вероятность оказаться точкой на экране. Как только он попадает на экран, его волновая функция больше не контролируется граничными условиями «электрон ударяется о две щели заданных размеров». Он поглощается в поднимающих точки экрана от большого количества ионизирующих взаимодействий с молекулами экрана.

Имеет ли смысл спрашивать, не коллапсировала ли «волновая функция»? В тот момент, когда электрон сталкивается с первым атомом экрана, необходима новая волновая функция.

Волновая функция оставляет свой отпечаток в распределении вероятностей, показанном на последующих слайдах, демонстрируя волновую природу электрона, которая является комплексно-сопряженным квадратом волновой функции. Для одного электрона можно увидеть только точку.

Таким образом, все квантово-механические решения конкретных краевых задач дают волновые функции, которые, как только граничные условия изменяются в результате взаимодействий, старая волновая функция становится недействительной, и необходимо вычислять новую с новыми граничными условиями.

Обновляя граничное условие, вы интерпретируете правило Борна, | ψ ⟩ → | н ⟩ с вероятностью | а н | 2 ?, как граничное условие, применяемое во время измерения?
Поправка @innisfree: я не видел «во время измерения» рядом с граничным условием. Например, граничные условия определяют волновую функцию для всех вышеперечисленных электронов. Проекция — это бросок игральной кости, дающий конкретное измерение. Вероятность представляет собой комплексно-сопряженный квадрат волновой функции и должна оцениваться для этой точки x,y. поэтому, если n представляет собой дельту (площадь) экрана, тогда да.
после удара нужен новый psi с новым n
Какие процессы вызывают коллапс волновой функции и разрывают запутанность?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v