Нужна помощь, чтобы понять "О реальности квантового состояния"

У меня возникли проблемы с пониманием рассуждений в следующей статье,

О реальности квантового состояния. М. Ф. Пьюзи, Дж. Баррет и Т. Рудольф. Природа физ. 8 , 475–478 (2012) ; arXiv:1111.3328 .

Исходя из нескольких общих предположений, он утверждает, что доказал, что квантовые волновые функции должны представлять физические состояния, а не знания о физических системах. Я не понял рассуждений со страницы 2 на страницу 3, для простейшего случая. Аргумент выглядит следующим образом.

С двумя независимыми копиями одного и того же устройства, каждая из которых может готовить свои квантовые состояния в любой | 0 ⟩ или | + ⟩ :

| + ⟩ "=" | 0 ⟩ + | 1 ⟩ 2

для которых распределения физических состояний мю 0 ( λ ) и мю + ( λ ) . Предположим, что | 0 ⟩ и | + ⟩ представляют состояния знания, что означает мю 0 ( λ ) и мю + ( λ ) может перекрываться для λ е Δ . «Это означает, что физическое состояние двух систем совместимо с любым из четырех возможных квантовых состояний. | 0 ⟩ ⊗ | 0 ⟩ , | 0 ⟩ ⊗ | + ⟩ , | + ⟩ ⊗ | 0 ⟩ и | + ⟩ ⊗ | + ⟩ "

Затем две системы объединяются и измеряются путем проецирования на четыре ортогональных состояния. | ξ 1 ⟩ , | ξ 2 ⟩ , | ξ 3 ⟩ и | ξ 4 ⟩ , такой, что

⟨ 0 , 0 | ξ 1 ⟩ "=" 0 ⟨ 0 , + | ξ 2 ⟩ "=" 0 ⟨ + , 0 | ξ 3 ⟩ "=" 0 ⟨ + , + | ξ 4 ⟩ "=" 0

Отсюда авторы установили, что для области перекрытия λ е Δ «он рискует дать результат, который, согласно квантовой теории, должен произойти с вероятностью 0». Именно этот последний шаг рассуждений сбил меня с толку. Как можно прийти к заключению обо всех четырех возможных состояниях, а именно | 0 ⟩ ⊗ | 0 ⟩ , | 0 ⟩ ⊗ | + ⟩ , | + ⟩ ⊗ | 0 ⟩ и | + ⟩ ⊗ | + ⟩ , с вероятностью 0, на основе четырех вышеупомянутых ортогональных соотношений и λ е Δ ? Пожалуйста, помогите мне понять этот шаг доказательства.

После беглого взгляда кажется, что это еще одна статья из тех, в которых делается научно ненужное и необоснованное предположение о реальности, а затем «доказывается», что это предположение не покрывается квантовой механикой. Таким образом нельзя узнать абсолютно ничего, относящегося к науке. Это хорошая философия? Может быть... если вы думаете, что статья по философии, в которой задается вопрос "Человек - это репа?" а потом приходит к выводу что человек не репа это актуальная философская работа. Что вы думаете?
@CuriousOne Я не уверен, что вы на самом деле имеете в виду, «это предположение не распространяется на квантовую механику». Как вы думаете, все ли люди ясно понимают и согласны с тем, что представляет собой квантовая волновая функция? Проблема в том, что это вообще непонятно. Это имеет отношение к тому, что на самом деле означает предположение фон Неймана о «редукции волновой функции». Является ли это просто изменением состояния знаний, или это действительно указывает на какое-то «новое» физическое явление, которое мы на самом деле не понимаем, в чем я бы сомневался, руководствуясь здравым смыслом.
@CuriousOne Не совсем - теорема PBR действительно содержит некоторый новый материал (она произвела большой фурор около трех лет назад), хотя обвинение, вероятно, состоит в том, что она только действительно формализовала вещи, которые люди интуитивно знали, и не исключает никаких ψ — эпистемическая теория, которую серьезно никем не рассматривали. Это показывает, что если вообще существует «состояние мира», λ , то волновая функция ψ должен быть физическим дескриптором, а не просто «чистой информацией»; единственная оставшаяся реальная альтернатива — это формы супердетерминизма 'т Хофта. Не газета, чтобы читать легкомысленно.
Эта проблема, безусловно, имеет отношение к квантовым измерениям и всем связанным с ними физическим процессам. Что отличает науку от общей философии, так это осуществление экспериментальной проверки, или фальсификации. Я ищу ответ, который можно проверить экспериментально. Мне интересно, может ли доказательство в этой статье быть реализовано экспериментально. Но сначала мне нужно понять, о чем говорят авторы, прежде чем я смогу сделать такое суждение. Это мотивация моего вопроса об их доказательстве.
Нет никакого отношения к тому, что люди думают о физике, но эта статья, как и многие другие, ни о чем другом. Статья не представляет никакой новой физики... для этого нужно провести эксперимент.
@EmilioPisanty: Если вы не можете что-то рассчитать с помощью ψ -эпистемика, без которой никто не может вычислить, не имеет значения, не так ли? Так что же я могу вычислить здесь, чего я не могу вычислить никаким другим способом? Что за новая физика?
Точно. Теорема Белла также не представила никакой новой физики, требующей экспериментального подтверждения, но это не умаляет научного интереса ни к той, ни к другой.
@EmilioPisanty: Белл предложил не физический вопрос, а философский, и он не вводил никаких новых физических предположений. Ни один из многих (довольно плохо) проведенных экспериментов не обнаружил ничего необычного. Не поймите меня неправильно, но к 1935 году физика квантовой механики была завершена, и лучшие физики, работавшие над ней, такие как Дирак, перешли к КТП. Последняя породила за последние 80 лет множество новых и совершенно неожиданных результатов, а рассуждения о структуре квантовой механики не дали ни одного. Вот что бывает, когда не работаешь над новыми экспериментальными режимами.
@EmilioPisanty, не могли бы вы формализовать немного подробный ответ на мой вопрос? Моя интуиция подсказывает, что должны быть более важные предположения, чем то, что было заявлено в статье, чтобы прийти к такому выводу. Что касается случая с теоремой Белла, то, по моему скромному мнению, она имеет (1) определение «локализма», не обоснованное физически, а также (2) вероятностные правила, несовместимые с квантовой теорией. Так что это не новый результат, по крайней мере, с этой точки зрения.
@CuriousOne Да, если вы не видите ценности теоремы Белла, мало надежды продать вам PBR. Я надеюсь, вы согласитесь с тем, что обе теоремы имеют примерно эквивалентный эпистемологический статус (без претензий на то, что обе они одинаково важны), и мы можем согласиться с тем, что не согласны с их научной важностью.
@EmilioPisanty: я вижу ценность всего этого для тех, кто подозревает, что за занавесом QM есть человек (я был одним из них когда-то ... примерно, пока я не открыл для себя релятивистскую феноменологию). Я вижу проблему в том, что на самом деле мы хотим (не так ли) понять, как работают наши игрушки, а для этого, к сожалению, их приходится ломать. Одеть их недостаточно, чтобы заглянуть внутрь. Драма и трагедия в том, что природа, кажется, сделала игрушки устойчивыми к взлому, по крайней мере, 6e19eV, и лучшая отвертка, которая у нас есть, далека от этого... :-(
@CuriousOne Есть много причин, на которые можно надеяться ψ эпистемические модели, включающие «онтологическую неразборчивость» экспоненциального размера пространства состояний (аналогично распределению вероятностей) и, если принять строгую копенгагенскую точку зрения, вселенную, обладающую обширными коммуникационными и вычислительными способностями, которые нам, тем не менее, запрещено использовать. Если у вас нет проблем с этим, и вы не видите ничего странного в проблеме измерения, тогда хорошо для вас! Я, например, склонен считать это более фундаментальным, чем HEP... но каждому свое.
@EmilioPisanty: мне еще предстоит увидеть экспериментальное доказательство того, что пространство состояний растет экспоненциально. Это происходит для идеализированных измерений, т.е. если мы пренебрегаем окончательным размером измерительного устройства, но тогда мы все знаем, что это приближение. Да, будущее экспоненциально открыто, если мы будем проводить все больше измерений, потому что мы всегда бросаем новые кости, но это ничем не отличается от классической механики, не так ли? Квантовые вычисления могут дать ответ на этот вопрос. Однажды программист QC получит ложный результат... потому что его схемы считывания были слишком малы.
@CuriousOne Я не вижу особой ценности в дальнейшем обсуждении этого вопроса. Если вы хотите понять, почему люди беспокоятся об этом, я бы порекомендовал Pusey, Rudolph, Spekkens и цитаты вверх и вниз. Если вы этого не сделаете, я мог бы предложить просто признать, что есть люди, которые думают, что эти вопросы имеют научную ценность. Или нет, на ваше усмотрение.
@EmilioPisanty: Мне жаль, что вы так себя чувствуете, поскольку мы только что подошли к физически действительно актуальному вопросу ... откуда берется фазовое пространство? Если у вас есть понимание этого, я хотел бы услышать это в чате... это единственное, что меня действительно интересует.

Ответы (1)

Цепочка рассуждений выглядит примерно так:

  • Предположим, что распределения мю 0 ( λ ) и мю + ( λ ) перекрываются Δ ⊂ Λ , поэтому с вероятностью д подготовка | 0 ⟩ произведет состояние λ в соответствии с | + ⟩ и наоборот.
  • Предположим, что две системы могут быть приготовлены независимо друг от друга.
  • Поэтому с вероятностью д подготовка будет производить состояния λ 1 и λ 2 согласуется с обоими | 0 ⟩ и | + ⟩ для двух систем.
  • | ξ 1 ⟩ ортогонален | 0 , 0 ⟩ , поэтому оно несовместимо с любым состоянием, которое могло бы быть создано при подготовке | 0 , 0 ⟩ , такой как ( λ 1 , λ 2 ) . Единственный способ, которым ( λ 1 , λ 2 ) может быть совместим с | ξ 1 ⟩ что система знала, когда я готовился | 0 , 0 ⟩ , что я собирался измерить | ξ 1 ⟩ , а затем выбран из поддержки в Λ 2 из | 0 , 0 ⟩ , и это супердетерминированное предположение.
  • Точно так же ни один из | ξ 2 ⟩ , | ξ 3 ⟩ или | ξ 4 ⟩ может случиться.
  • ... значит вероятность измерения равна нулю? Противоречие.

Надеюсь, это достаточно ясно.

Является ли это доказательством того, что QM I верен, используя только утверждения из QM I? Извините за любопытство, но что мы здесь узнали?
Как я уже сказал: если существует объективное состояние мира и если нам разрешено самостоятельно подготавливать системы, то с учетом объективного состояния мира λ мы всегда можем вывести волновую функцию ψ , т. е. оно «существует» как свойство объективного состояния мира. Это в отличие от ψ -эпистемические модели, где ψ является исключительно состоянием информации в голове наблюдателя, которое обновляется после обнаружения результатов измерения. Если вы не видите необходимости в таких моделях, значит, вас и не нужно было убеждать.
Но результат будущего (разве динамика не об этом?) — это не просто состояние (объективное или нет), это также то, что мы решаем его измерить. Природа не может знать, какую информацию мы извлечем из нее, поэтому «государство» обязательно должно оставить это открытым, потому что оно не знает, что находится между «этим» и конечным результатом того, что мы называем «измерением». Я не вижу особой необходимости все более тонко нарезать кости, пока мы не начинаем видеть противоречия между тем, что предсказывает теория, и тем, что возвращают измерения.
@EmilioPisanty Спасибо! Это лишь доказало, что квантовая теория противоречит тому, как авторы формализовали «состояние мира» λ и его отношение к квантовым состояниям. Почему этот способ формализации «состояния мира» λ настолько общий, что должен охватывать квантовый физический мир?
Извиняюсь за опечатку... мой разум подводит, но не так сильно. :-)
@user36125 user36125 Это своего рода наиболее общий возможный способ формализовать это (но если у вас есть лучший, я думаю, PBR будет интересно узнать об этом). Грубо говоря, это просто предполагает, что существует какое-то большое множество Λ со всеми возможными состояниями мира, и что «подготовка | 0 ⟩ " создает некоторое распределение вероятностей по некоторому подмножеству с ты п п ( мю 0 ) ⊂ Λ . После этого вы начинаете различать ψ -онтический и ψ -эпистемические модели в зависимости от их характеристик; место, куда можно пойти, — Harrigan & Spekkens (ссылка 10 в PBR).
@CuriousOne Не беспокойтесь - я просто хотел, чтобы на меня ответила постоянная цель.
@CuriousOne Извинения - боюсь, я не вижу смысла, если вы его делаете, или как это связано с природой квантового состояния.
Я хочу сказать, что квантового состояния никогда не бывает достаточно для описания фактической динамики системы. Даже если мы придерживаемся нерелятивистской КМ, нам нужно принимать во внимание состояние измерительного устройства, а как только мы переходим к релятивистской КМ, всегда остается совершенно неизвестное фоновое состояние вакуума, которое нельзя уменьшить. Да, волновую функцию можно резать и резать кубиками, но побочным эффектом является то, что большинство людей упускают из виду тот факт, что теория на этом уровне на самом деле не описывает реальность.
@CuriousOne Я бы не согласился - этот раздел литературы прекрасно осведомлен о влиянии процесса измерения, и действительно, он является неотъемлемой частью процедуры подготовки к экспериментальным результатам. Но, возможно, вы достаточно хорошо знакомы с литературой по квантовым основам, чтобы делать такие заявления — я точно не эксперт.
Я не говорю, что люди не осведомлены, но что этого осознания недостаточно, чтобы сделать то, что необходимо сделать, если мы будем следовать стандартной процедуре: разработать эксперименты, которые решат, действительно ли достаточно нерелятивистского, не-КТП решения проблемы. Как сказал Эйнштейн... нельзя решить проблему с тем же мышлением, которое ее создало, но я думаю, что именно это и происходит здесь. Классический QM — это закрытый (и негибкий) способ мышления о системах, который имеет мало общего с тем, что экспериментатор знает из опыта о том, как работают реальные эксперименты.
Я нашел ответ об этой статье в этом посте очень полезным: Последствия новой теоремы в QM
Я обнаружил, что еще один пост также актуален и полезен: квантовое состояние можно интерпретировать статистически, опять же.
Нужна помощь, чтобы понять "О реальности квантового состояния"
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v