Скрытые наблюдатели в экспериментах с двумя щелями — имеют ли они значение?

Я все еще немного борюсь с некоторыми идеями, касающимися экспериментов с двумя щелями. Одна из тех, что постоянно всплывают передо мной, — это роль наблюдателей.

Представьте себе классический эксперимент с двумя щелями со скрытым наблюдателем, который устроил прибор для определения того, через какую щель проходят электроны. Этот человек и его измерения скрыты от вас, и вы не взаимодействуете с ним.

Итак, вопрос в том, видите ли вы интерференционную картину или нет?

Дополнительно: И если ответ «Нет», то причина в том, что они «потревожили» электрон (скажем, выстрелив в них фотонами) или по другой причине? И если это потому, что они «возмущали» электрон, то как получается, что ненаблюдаемые электроны не беспокоятся, поскольку они, безусловно, взаимодействуют с другими объектами, например, другие атомы в материи вокруг щели (щелей) будут ощущать легкое гравитационное притяжение, поскольку оно проходит.

"и вы не взаимодействуете с ними" - Да, взаимодействую: и скрытый наблюдатель, и я взаимодействуем с электронами. Скрытый наблюдатель бомбардирует их фотонами, а я наблюдаю за их рисунком на экране. Таким образом, происходит «эффективное» взаимодействие между мной и наблюдателем.

Ответы (10)

Меня немного не удовлетворяют все остальные ответы, потому что в них нет единиц измерения. Чтобы измерить, через какую щель проходит электрон, вы должны возмутить его хотя бы на порядок одной единицы действия (это ħ). Если вы потревожите его достаточно, чтобы измерить, вы разрушите интерференционную картину. Вы можете меньше возмущать его и получить небольшое количество статистической информации о том, через какую щель он прошел, и это только слегка размоет интерференционную картину. Таким образом, существует компромисс между тем, сколько информации вы получаете, и тем, насколько размытой становится интерференционная картина. Я не буду разбирать это подробно.

Уважаемый @Peter, вы, кажется, имеете в виду количественную «дополнительность» Бора, которая допускает «частично волновое» и «частично корпускулярное» поведение кванта поля. Это нормально, и вы правы, но это не совсем то, о чем был первоначальный вопрос. Первоначальный вопрос говорил о ситуации, когда некоторые аппараты вполне способны измерить информацию о том, какая щель (поэтому изменение действия очень велико, говоря вашим языком), но это измерение недоступно «нам». Так что ваш ответ, возможно, не по теме.
Уважаемый @Lubos, я обращался к последней части вопроса, которую вы, кажется, упустили из виду ... почему гравитационное притяжение электрона к аппарату (скажем) не считается измерением? Это потому, что он слишком слабый, и как только вы привносите в него «слишком слабый», вам нужна некоторая количественная мера, чтобы он имел смысл.
Верно. Следует также объяснить, почему «слишком слабый» не разрушит интерференционную картину. У новичка может возникнуть соблазн подумать, что любое сколь угодно слабое влияние будет «измерять», и это действительно может быть случай ОП. Что ж, интерференционная картина нарушается только в том случае, если взаимодействие превращает две возможности в (почти) взаимно ортогональные и, следовательно, взаимоисключающие состояния. Небольшая модификация состояния, зависящая от щели, только изменит состояния, так что их внутренние продукты останутся по существу одинаковыми, и они (в основном) интерферируют.

Конечно, интерференционная картина исчезает независимо от того, знаете ли вы об экспериментаторе, бомбардировавшем электроны другими частицами.

Предсказания квантовой механики, безусловно, не зависят от «сознания» других объектов, что может привести некоторых людей к тому же вопросу, что и ваш. Квантовая механика применима для предсказаний любых наблюдаемых явлений, независимо от того, включают ли они макроскопические объекты и людей или нет.

Электрон запутывается с некоторыми дополнительными частицами (фотонами?), которые кто-то использует для бомбардировки электронов. Эти фотоны больше не будут обнаружены. Мы будем наблюдать только электроны, поэтому достаточно описать их матрицей плотности только для электронов. Математически:

| ψ ⟩ знак равно а | л е ф т ⟩ + б | р я грамм час т ⟩ → а | л е ф т ⟩ ⊗ | л е ф т п час о т о н с ⟩ + б | р я грамм час т ⟩ ⊗ | р я грамм час т п час о т о н с ⟩
а также
| ψ ⟩ → р знак равно Т р п а р т я а л о в е р п час о т о н с | ψ ⟩ ⟨ ψ | знак равно | а | 2 | л е ф т ⟩ ⟨ л е ф т | + | б | 2 | р я грамм час т ⟩ ⟨ р я грамм час т |

Вот почему нам разрешено отслеживать матрицу плотности в гильбертовом пространстве фотонов, и при этом информация об относительной фазе левой и правой частей волновой функции электрона исчезает (поскольку эти две части запутаны с разными ортогональными волновыми функциями фотонов), поэтому интерференция больше невозможна.

Таким образом, интерференционная картина исчезает, даже если никто другой вообще не наблюдает отраженные фотоны.

Квантовая механика «требует» сознания или активного знания, когда вы спрашиваете, для кого сделаны предсказания КМ. Они не созданы для объективного мира: на фундаментальном уровне их не существует. Прогнозы QM предназначены для использования «сознательным наблюдателем», который может наблюдать за фактическими результатами экспериментов, вероятности которых рассчитываются как ожидаемые значения операторов проектирования, соответствующих вопросам «да/нет».

Но как только вы станете таким наблюдателем, вы сможете относиться ко всем объектам в мире одинаково — как к слепым системам частиц, которые во всем подчиняются законам квантовой механики. Их «человечность», или «знание», или «план использования наблюдения», или «сознание» совершенно не имеют отношения к вашим предсказаниям и их проверке.

Настоящий «парадокс» относительно того, что наблюдатель знает о другом наблюдателе, заключается в том, что наблюдатель A может наблюдать наблюдателя B, который наблюдает за системой S. Согласно B, результаты измерений известны до тех пор, пока B «воспринимает» их. Однако А может превратить Б+С в суперпозиции, подобные кошкам Шрёдингера, и только "свернуть их", т.е. интерпретировать их, как только А воспримет свои наблюдения. Таким образом, A, B могут не согласиться, когда «факты становятся фактами». Но этот вопрос «когда факт стал фактом» неизмерим: любой наблюдатель может «отсрочить» этот момент до того момента, когда он реально воспримет результаты, и не будет никаких противоречий в окончательных восприятиях А, Б. (Конечно, A также может однозначно вычислить более ранний момент, когда B говорит: «Теперь я знаю результат»: этот момент наступает до того, как А наблюдает за ситуацией, и он наступает раньше, потому что он не зависит от фактического результата, который воспринимает Б. Тем не менее, B по-прежнему остается лишь частью физического унылого мира для A.)

Я проголосовал против, потому что, если ОП не получит эксперимент с двумя щелями, то разговор о частичном следе матрицы плотности будет для него совершенно бесполезен.
@Luboš: Для меня проблема вот в чем. Что заставляет электрон «смещаться» от вероятностей положения, несколько разбросанных в пространстве, к вероятностям положения, которые гораздо более локализованы, а не так рассредоточены (локализованы в той или иной щели)? Ответ, поскольку он не зависит от сознания, должен зависеть только от видов взаимодействий, с которыми сталкивается электрон. Какие виды взаимодействий заставят его положение стать более определенным (менее рассредоточенным), а какие — нет?
Дорогой Колин К., я пишу ответ не только для ОП, но и для всех, кто задает тот же вопрос, который может быть задан, поверьте мне, даже если кто-то подвергся эксперименту с двумя щелями. Fraggle, ничто не «заставляет» вероятности уменьшаться. Вероятности по определению всегда описывают «урезанные» результаты. Например, если вы бросаете игральную кость, распределение вероятностей распространяется на числа 1, 2, 3, 4, 5, 6. Он полностью распространен. Но это не мешает результату "3". На самом деле гарантируется, что если вы бросите кости, выпадет одно точное число.
@Fraggle: Любое взаимодействие, которое сильнее, если фотон проходит через первую щель, чем если бы он прошел через вторую щель, или наоборот, заставит электрон свернуть рубашку. Взаимодействие должно быть сильнее хотя бы на одну единицу действия, чтобы разрушить интерференционную картину.
@Lubos: проблема с квантовой механикой заключается в том, что только вероятности могут уменьшаться таким образом, потому что только вероятности имеют последовательную интерпретацию невежества. Но квантовые амплитуды — это не вероятности, и таким образом они уменьшаются после измерения. Идея тогда состоит в том, что вероятность возникает из квантовой механики, и это сложно с философской точки зрения, потому что вероятность выглядит так фундаментально.
Так можно ли понимать классический предел, где вероятности складываются, как следствие концентрации меры? Предположим, что электрон взаимодействует с измерительным устройством m, с начальным состоянием m0 и состоянием после взаимодействия с фотоном m1. Тогда степень, в которой вероятности не складываются классическим образом, полностью характеризуется скалярным произведением <m0|m1>. Концентрация меры говорит о том, что в многомерных пространствах случайно выбранные векторы с большой вероятностью будут ортогональны, что, возможно, объясняет явление, если измерительное устройство имеет много степеней свободы?
«Но квантовые амплитуды — это не вероятности, и таким образом они уменьшаются после измерения». Уважаемый @Ron, квантовые амплитуды и вероятности связаны прямым образом: вероятности представляют собой квадраты амплитуд (по абсолютной величине) или суммы таких квадратов. Поскольку это чисто математическая операция, ясно, что обоим следует приписывать одну и ту же качественную интерпретацию. Таким образом, квантовые амплитуды являются (квантово завершенными) вероятностями. Они, конечно же, не могут быть «более осязаемыми», чем вероятности — вы не можете получить «неосязаемую» вещь, возводя в квадрат осязаемую.
@Lubos: Вы не можете присвоить обоим одну и ту же качественную интерпретацию, потому что вероятности имеют прямую интерпретацию невежества, которой просто нет у квантовых амплитуд. Интерпретация неведения означает следующее: когда у вас есть распределение вероятностей, вы можете смоделировать систему, выбрав выборку в соответствии с распределением в начале времени, и развить только выбранную вами выборку, игнорируя все остальные. Таким образом вы получаете такое же выходное распределение, как если бы вы развили все исходное распределение. Это явно абсурдно для квантовых систем из-за интерференции.
@Lubos: вы получаете интерпретацию квадрата амплитуды как вероятности только в предельной области больших систем и декогеренции (в лучшем случае). Таким образом, проблема людей заключается в том, что область, в которой вы можете последовательно применять правила проецирования вероятностей, является только асимптотической и большой, вам не разрешено проецировать ветви, которые еще не декогерентизированы, это непоследовательно. Так как же правило проектирования возникает из фундаментального исчисления, которое его не допускает? Я считаю, что ответом может быть законно либо новая философия, либо новая физика. Если это новая философия, меня это не волнует.
Квантовые амплитуды — это простой путь к вероятностям, учитывающим дополнительность. Если у нас есть состояние и измерение, которые не взаимодействуют тривиально (комплементарность), требуются квантовые амплитуды. Если мы правильно использовали квантовые амплитуды, мы можем сказать, что это математическая технология, позволяющая нам экономично описать все квантовые принципы. Фейнман это очень хорошо понял, первым определил амплитуды историй, описал квантовую механику.
При чем тут стрелка?
Выше, ψ → р просто имел в виду, что р каким-то образом вычисляется из ψ , с некоторой интерпретацией и прорисовкой чего-либо и т.д.

В ответ на ответ Любоша Fraggle пишет

Проблема для меня заключается в следующем. Что заставляет электрон «смещаться» от вероятностей положения, несколько разбросанных в пространстве, к вероятностям положения, которые гораздо более локализованы, а не так рассредоточены (локализованы в той или иной щели)? Ответ, поскольку он не зависит от сознания, должен зависеть только от видов взаимодействий, с которыми сталкивается электрон. Какие виды взаимодействий заставят его положение стать более определенным (менее рассредоточенным), а какие — нет?

Вероятности положения локализованы по столкновению электрона с барьером, содержащим щели. Он может пройти только через щели, поэтому волновая функция, выходящая с другой стороны, сначала будет выглядеть так, как будто она возникает из двух точечных источников, одной щели и другой щели.

Но это не проблема. Вопрос в том, что происходит с этой волновой функцией, когда два волновых фронта от щелей расходятся и объединяются? Если электроны проходят через щели незамеченными, вы увидите интерференционные эффекты в картине удара, которая образуется с другой стороны; но если за ними наблюдают, интерференционных эффектов не будет. Будет казаться, что «волновая» природа исчезла, и у вас будет просто поведение «частицы», брызги пулеподобных ударов.

Объяснение этому не имеет ничего общего с существованием скрытого наблюдателя. Все, что требуется, это наличие какого-то физического следа того, через какую щель прошел электрон. Например, рядом с каждой щелью может находиться микроскопический намагниченный объект, который меняет свою полярность, когда мимо проходит электрон.

Причина, по которой это устраняет интерференцию, заключается в том, что в конечном счете квантовые вероятности являются совместными вероятностями. Квантовая вероятность связана с общей физической конфигурацией, и интерференция квантовых вероятностей возникает, когда две или более историй сходятся на одной и той же общей конфигурации.конфигурация. В сценарии, который я только что описал, то, куда направлены маленькие магниты, является дополнительной степенью свободы, и у вас есть не просто «волновой фронт от щели 1» и «волновой фронт от щели 2», которые затем перекрываются и интерферируют друг с другом. путь к ударному экрану. На самом деле у вас есть один набор вероятностей для «электрон прошел через щель 1, и магнит в щели 1 перевернулся», и другой набор вероятностей для «электрон прошел через щель 2, и магнит в щели 2 перевернулся». Вот почему, когда кажется, что волновые фронты от щелей должны комбинироваться и интерферировать, это не так: потому что на самом деле это волны вероятности для разных конфигураций, когда вы смотрите на картину в целом, включая состояние магнитов, и поэтому они никогда не прибывают в одну и ту же "точку"

Вот почему некоторые люди заканчивают тем, что верят в параллельные миры или в нелокальность: квантовые вероятности выглядят так, как будто они отслеживают возможные полные состояния физического мира и позволяют волнам вероятности из «разных историй» сходиться и интерферировать. Поэтому они рассуждают, что либо существуют параллельные миры и они каким-то образом взаимодействуют, либо существует нелокальная координация вероятностей внутри одного мира.

+1, потому что это простое объяснение на словах. Единственная оговорка у меня есть в «Например, рядом с каждой щелью может быть микроскопический намагниченный объект»: микроскопические должны быть на порядки больше, чем измерения hbar. Если достигнуты меры hbar, квантово-механическая установка решения изменится.
Я обнаружил, что существует эксперимент с минимальной интерференцией, в котором известна щель, через которую прошел электрон, но после статистического накопления все же сохраняется интерференционная картина. en.wikipedia.org/wiki/…
В этих работах они измеряют не то, куда пошла частица, и не то, какой была интерференционная картина на экране, а некую третью наблюдаемую, которая коррелирует с обоими этими свойствами, но настолько слабо, что некоторая квантовая когерентность сохраняется. Они называют это «нечеткой наблюдаемой», и это имеет некоторое сходство с идеей «измерения со слабыми значениями», переменной-указателя, которая имеет правильное математическое ожидание для отслеживания свойства, которое она представляет, но дисперсия которого огромна...
В dx.doi.org/10.1007/BF00734319 говорится, что третьей наблюдаемой может служить «прозрачность зеркала» или «видимость интерференционной картины», но я не понимаю, о каком конкретном измерении идет речь.
По моему мнению, если они могут пометить, через какую щель прошел электрон, становится ясно, что наблюдаемое является интерференционной картиной вероятности/волновой функции, даже если это сложная волновая функция. Электрон находится в волне вероятности, а не в волне массы/энергии, которую люди себе представляют; эффект: если я наблюдаю это, он исчезает, опровергается.

Леонард Сасскинд хорошо объясняет это в лекциях 6 и 7 о квантовой запутанности. Эти лекции можно посмотреть онлайн (см. Стэнфордские лекции по непрерывному образованию; Леонард Сасскинд).

Там он объясняет, как любая запись о том, куда двигалась частица, разрушает интерференционную картину независимо от того, знаете ли вы как наблюдатель об этой записи или нет.

студенты должны знать о многих семантических проблемах, возникающих при попытке описать поведение QM словами, которые существовали до изучения QM. 1) нет такой "вещи" как "волна". Слово «волна» — это описание или название периодического паттерна, который повторяется через равные промежутки времени. «Волна (на берегу моря) меня сбила». Тот всплеск воды, который периодически выбрасывается на берег, условно называется волной, но это не волна, и одиночный всплеск воды не является периодическим, но наблюдение и измерение, а затем построение графика волнения океана действительно приводит к графику с периодический атрибут.

2) электроны, фотоны и т. д. не являются частицами. Слово частица было определено задолго до КМ и означает дискретную маленькую вещь с конечными размерами И когда-то была частью чего-то большего. Первые исследователи QM оказали бы всем нам услугу, придумав новое слово.

3) нет "пакетов" энергии. Пакет уже был определен как небольшой корпус, полностью запечатанный хотя бы шнурком, и то, что было внутри пакета, не было снаружи пакета. Говорят, что с энергией «поле» (опять же семантика!) простирается вечно, слабея по мере удаления от сосредоточенного центра. "точечное размытие" было бы лучше, чем "пакет". вещи могут быть доставлены в пакетах, и поэтому в этой части определения пакета использование слова «пакет» для описания бита энергии является несколько точным.

Перейдем к экспериментам с двумя щелями: чем бы ни был электрон (или фотон), его (может быть, и не им) можно изолировать, с ним можно поиграть, использовать, превратить в прибыль. Эта прибыль может быть получена, по крайней мере, придает ей денежную стоимость. Когда электрон стреляет из так называемого «пушки» в двойную щель или в тонкую проволоку, разделяющую пространство надвое (двойная щель Хитачи), цель промахивается так же часто, как и попадает. Хреновый пистолет. Вы хотите спросить, почему такая плохая меткость? А когда промахи переходят в цель, видимо не по прямой идут. Вы хотите спросить, почему не прямо? Полная траектория электрона неизвестна. Некоторые из них могут быть кривыми, другие грузилами или даже наклболами, а некоторые кажутся жесткими. Почему? После того, как каждый электрон попадает в цель (кажется, в пьяном состоянии), для этого электрона все. Следующий электрон попадает в другое место на мишени, и на этом все. ЭтоЛюбопытно , что после того, как было брошено много питчей, хитпоинты действительно выглядят как то, что мы называем волной, но это ни в коем случае не означает, что фотоны или электроны являются волнами, поскольку волна - это не вещь, а именованный паттерн. По-видимому, у электронов или фотонов есть излюбленные траектории. Это то, что требует объяснения.

Что касается «наблюдения», которое является просто общим словом для «измерения». Как только мы узнаем, почему электроны, фотоны и т. д. имеют излюбленные траектории, может быть легче объяснить картину сгущения брызг, наблюдаемую при включении измерительной аппаратуры. Похоже, что как только измерительный прибор (простите за мой французский) «трахается» с электроном и т. д., он начинает кувыркаться, как если бы волчок, находящийся на какой-то траектории, опрокинулся.

По какой-то причине в физических науках, предшествовавших тому времени, когда впервые были обнаружены и названы малые, существовало предположение, что все есть «частица» или «волна», и таким образом этим маленьким навязывали ожидания. Это была ошибка. Ошибка так и не была исправлена, но такие слова, как «wavicle», были попыткой ее исправить.

И заметьте: «волновая функция» не «коллапсирует». Мосты рушатся, функции иногда перестают быть полезными. И измерительный прибор не «уничтожает» интерференционную картину, а меняет картину электронов на мишени. Такой действительно плохой выбор слов!

И я хочу повторить то, что говорили другие: ничто из этого не имеет отношения к тому, что человеческое сознание осознает отчет об измерении. Как только измерительный прибор включается, волнообразный узор исчезает, и начинает проявляться узор слипающихся брызг, независимо от того, наблюдает кто-нибудь или нет. Я сравниваю все это с хорошей историей о том, кто это сделал, а не с фантазией.

Я согласен, что волновая функция — плохое имя (я бы предпочел ⟨ Икс | ψ ⟩ , но неверно, что волны должны быть периодическими, если только вы не считаете, что решения волнового уравнения не являются волнами, как прямоугольный импульс.
«По-видимому, у электронов или фотонов есть любимые траектории. Это то, что требует объяснения». Объяснение придет путем решения квантово-механических уравнений, описывающих систему, и применения граничных условий, так что функция состояния (а не траектории) будет известна. Как только будет известна SF, будет известно и распределение вероятностей частиц на экране. Мы решали более простые задачи, и не было фальсификации использования функции состояния для прогнозирования измерений. Это просто намного сложнее для двух щелей и т. Д.

Что сказал Любош Мотл. Но я хочу обратиться ко второй части:

тогда как получается, что ненаблюдаемые электроны не возмущаются, поскольку они, безусловно, взаимодействуют с другими объектами, например, другие атомы в материи вокруг щели (щелей) будут чувствовать легкое гравитационное притяжение, когда они проходят через них.

Когда кто-то думает об эксперименте с двумя щелями, он находится в области квантовой механики, то есть в области энергий и длин волн в пределах размеров hbar. У нас нет двойной щели макроскопического размера по отношению к частицам, и мы ожидаем увидеть интерференцию.

«Легкое гравитационное притяжение при прохождении» несовместимо с квантово-механической структурой. Нужно было бы решить полную квантово-механическую проблему, включая гравитационное притяжение материи, которое бесконечно мало повлияло бы на интерференционную картину, но все же работало бы как амплитуда вероятности КМ для прохождения через любую щель.

Конечно, вы не имеете в виду длины волн размером в hbar; они даже не измеряются в одних и тех же единицах.
Вот почему я использовал слова «размеры», означающие, что они измеряются в соответствующих единицах, в зависимости от того, что измеряется: энергия h nu или пространственная дельта, дельтаx~hbar и т. д.

Ты говоришь:

Я все еще немного борюсь с некоторыми идеями, касающимися экспериментов с двумя щелями. Одна из тех, что постоянно всплывают передо мной, — это роль наблюдателей.

Наблюдатели не играют особой роли в квантовой механике. Наблюдение есть не что иное, как взаимодействие двух систем: измерительного прибора и измеряемой системы. Это взаимодействие не обязательно должно быть прямым. Например, вы можете определить, где находится объект, отражая от него свет и глядя на свет, а не глядя прямо на объект. Измерение берет информацию из измеряемой системы и копирует ее в измерительный прибор и, возможно, также в другие системы.

Когда вы проводите эксперимент с интерференцией, вы переводите систему в состояние, в котором некоторые из ее наблюдаемых не являются точными: они не имеют единственного значения. Например, в случае прохождения электроном двух щелей электрон не имеет единственного значения положения. Затем вы изменяете систему таким образом, чтобы она оказалась в состоянии, отражающем изменения фазы между различными экземплярами электрона на разных путях, и измеряете это состояние. Например, если у вас есть магнитное поле между щелями и экраном, это может изменить интерференционную картину за счет того, что разные экземпляры электрона улавливают разную фазу между щелями и экраном.

Измерение разрушает интерференционную картину, в то время как другие взаимодействия могут просто сместить ее. Какая разница? Разница заключается в информации, которая распространяется от электрона к измерительному прибору. Интерференционная картина зависит от фазовых соотношений между различными экземплярами электрона. Измерение распространяет часть этой информации на измерительное устройство и все, с чем оно взаимодействует, что предотвращает помехи. Другие взаимодействия, такие как взаимодействие с магнитным полем, не вызывают такой передачи информации и поэтому не останавливают интерференцию.

Что с прорезями? Экран с прорезями является относительно большим объектом и находится в смешанном состоянии, в котором он имеет распределение вероятностей пребывания в состояниях, скажем, от -1 000 000 до +1 000 000 импульсов электронов. (Я не знаю точных чисел, и важно только то, что они велики.) Если электрон взаимодействует с экраном, то он сдвигает импульс от -999 999 до +1 000 001, скажем. Вероятность наличия обнаруживаемой разницы — это вероятность найти ее в состоянии, в котором она не могла бы находиться без взаимодействия: в данном случае вероятность того, что она находится в состоянии +1 000 001, что очень мало. Так что вероятность того, что информация, необходимая для создания помех, будет распространяться, очень мала. (Аналогично для гравитационных взаимодействий между щелями и электроном.) Напротив,

Вы не видите интерференционную картину из-за взаимодействия между электроном и их измерительным прибором. Независимо от того, знаете ли вы, что они есть, это не имеет к этому никакого отношения.

Если вы хотите узнать больше об этом, вы можете прочитать такие статьи:

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0105127

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0306072

http://arxiv.org/abs/1212.3245

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0104033 .

Я хотел бы добавить к ответу пользователя 31182 и ответу Питера Шора .

Из этих и других ответов вы поймете, что если есть помехи в эксперименте из-за взаимодействия с электронами, это проявится как нарушение результата, независимо от того, знает ли «главный» экспериментатор о «скрытом» экспериментаторе. .

Итак, теперь еще один способ взглянуть на то, что вы узнали, таков: теперь вы хорошо понимаете суть того, как работает квантовая криптография, или, по крайней мере, имеете хорошее представление о том, как она решает проблему перехвата . То есть вы можете устроить так, что если кто-то подслушает ваши данные, то вы об этом узнаете, потому что это подслушивание обязательно предполагает достаточно сильное взаимодействие с квантовой системой, чтобы сдвигать статистику результата. По словам Питера Шора, вы организуете схему кодирования таким образом, чтобы взаимодействия, достаточного для подслушивания, было достаточно для того, чтобы экспериментальный результат получателя сместился достаточно, чтобы обнаружить подслушивание.

Обычно такие мысленные эксперименты с участием «сознательных наблюдателей» больше не рассматриваются, поскольку сознательный наблюдатель представляет собой чрезвычайно сложную, нехарактерную систему. Становится бессмысленным пытаться моделировать такую ​​сложность. Вместо этого мы заменяем экспериментатора и его или ее инструменты торговли и измерений квантовыми наблюдаемыми .. Теперь я чувствую из вашего вопроса, что вы, возможно, не совсем достигли уровня работы с понятием наблюдаемого: «оператор» на квантовом состоянии вместе со специальным рецептом того, как мы интерпретируем образ квантового состояния под действием этого оператора: иначе говоря: как мы декодируем изображение квантового состояния в статистику, управляющую результатами нашего эксперимента. Если нет, я предлагаю вам попытаться узнать что-нибудь об этом понятии сейчас, потому что оно абстрагирует понятие «наблюдения» или «измерения», и если вы достаточно умны, чтобы задать вопрос, который у вас есть, и если у вас есть скажем, первокурсник и второкурсник математики позади вас с линейной алгеброй, тогда вы готовы к работе, ИМО! Сложный вопрос «сознательного наблюдения» аккуратно обойден: взаимодействие/наблюдение/измерение просто заменяется этими операторами: они просто есть, независимо от того, скрыты они от «главного» экспериментатора или нет. Рассматриваемое «наблюдение» имело место тогда и только тогда, когда квантовое наблюдаемое, моделирующее его, было передано квантовому состоянию. Конец истории. Простой оператор, описывающий измерение, принимает квантовое состояние в качестве входных данных, возвращает измерение с действительным значением икаким -то образом (ответом на это каким -то образом является проблема квантового измерения ) сразу после применения «наблюдаемой» квантовая система находится в собственном состоянии оператора наблюдаемой, которое соответствует измеренному значению. Вот и все.

Другая, но родственная идея, о которой вы, возможно, захотите подумать, — это мысленный эксперимент «Друг Вигнера». Здесь вы знаете, что есть второй экспериментатор, но вы не знаете, какой у них наблюдатель. Смотрите мой ответ здесь для получения дополнительной информации.

На самом деле нет необходимости беспокоить электрон фотонами или чем-то еще. Требуется измерение, но измерение — это просто наблюдение.

Рассмотрим случай, когда вы наблюдаете за одной из щелей, чтобы увидеть, движется ли электрон туда. Если это не так, вы знаете, что это пошло другим путем. Это наблюдение!

Вопрос в том, что вы сделали? В копенгагенской интерпретации ваше знание разрушило волновую функцию. Эта интерпретация приводит к разного рода вопросам вроде «что такое наблюдатель»?

Интерпретация многих миров относится к этому по-другому, что для некоторых людей более естественно. Наблюдение за тем, прошел ли электрон, создает запутанность с наблюдателем. Это мешает наблюдателю увидеть другой результат. То есть он никогда не увидит, как электрон прибывает в два места.

Испытатель бомбы Элицура-Вайдмана

О двойственном состоянии материи, интерференции или столкновении с внутренними поверхностями и углами толщины стенки??? Толщина стенки огромна по сравнению с размером частиц.

Подумай о!!!

Вы говорите: «Одна из тех, что постоянно возникают у меня, — это роль наблюдателей». Говорят: «когда мы ставим датчики возле щелей», а не «если мы смотрим на эксперимент из дальнего угла комнаты»…

Я сделал короткий фильм, объясняющий это, надеюсь, он будет вам полезен: http://www.youtube.com/watch?v=gBm6Y82Mz3g

Ссылка не работает.
Скрытые наблюдатели в экспериментах с двумя щелями — имеют ли они значение?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v