Исключает ли новый вывод об «обращении квантового скачка в полете» какие-либо интерпретации квантовой механики?

Это новое открытие Minev et al. кажется, предполагает, что переходы между атомными состояниями не являются мгновенными, а непрерывными процессами, в которых суперпозиция плавно настраивается от предпочтения одного состояния к другому (если я правильно понимаю). Авторы также утверждают, что могут поймать систему «в середине прыжка» и обратить ее вспять. Популярные статьи здесь и *здесь .

Мне любопытно, исключает ли это открытие какие-либо интерпретации КМ. Кажется, что в целом это противоречит копенгагенской позиции, которая описывает измерения как коллапс физических систем в определенное классическое состояние. В популярных статьях действительно утверждается, что основатели QM были бы удивлены новым открытием.

В ссылке со звездочкой упоминается, что нечто, называемое «теорией квантовых траекторий», предсказывает то, что наблюдалось. Это интерпретация или теория? И они подразумевают, что другие интерпретации/теории не работают?

О том, что такое «теория квантовых траекторий» (она же «квантовые скачки» или «волновая функция Монте-Карло»), см. в этом обзоре: arxiv.org/abs/quant-ph/9702007 .

Ответы (2)

Нет. Все новости об этом результате вводят в заблуждение.

Статья о «квантовом скачке» демонстрирует интересную и новую экспериментальную технику. Однако в ней абсолютно ничего не говорится об интерпретации квантовой механики. Он согласуется со всеми правильными интерпретациями, включая Копенгагенскую интерпретацию.

Что на самом деле сделали исследователи

Когда квантовая система переходит между двумя состояниями, скажем | 0 к | 1 , полная временная зависимость квантового состояния выглядит как

| ψ ( т ) "=" с 0 ( т ) | 0 + с 1 ( т ) | 1 .
Амплитуда с 0 ( т ) Быть в | 0 плавно и постепенно уменьшается, при этом амплитуда с 1 ( т ) Быть в | 1 плавно и постепенно увеличивается. Вы можете прочитать это прямо из уравнения Шредингера, и оно известно уже сто лет. Это полностью стандартный учебник. Исследователи, по сути, наблюдали изменение этой амплитуды в середине перехода, в контексте, в котором никто этого раньше не делал.

Сами авторы подчеркивают в своей статье, что найденное ими полностью согласуется со стандартной квантовой механикой. Тем не менее, бесчисленные новостные статьи описывают статью как опровержение «квантовых скачков», что доказывает ошибочность копенгагенской интерпретации и правоту бомовской механики. Абсолютно ничего в этом нет правды.

Почему все новостные статьи ошибались

Основная проблема заключается в том, что popsci исходит из понятия «квантовых скачков», что само по себе неверно. Как говорится в популярных статьях и книгах, квантовая механика подобна классической механике, но частицы могут таинственным образом, случайным образом и мгновенно телепортироваться. Квантовая механика ничего подобного не говорит. Эта история — всего лишь костыль, помогающий объяснить, почему квантовые частицы могут вести себя иначе, чем классические, и при этом довольно слабый. ( Здесь я пытаюсь дать некоторую интуицию .) На самом деле ни один физик не верит, что квантовые скачки в этом смысле существуют. Эксперимент действительно показывает, что эта картина неверна, но то же самое делают и тысячи существующих экспериментов.

Причина, по которой даже хорошие поп-издания использовали этот костыль, двояка. Во-первых, основатели квантовой механики действительно имели представление о квантовых скачках. Однако они говорили о другом: о том, что между ними нет квантового состояния. | 0 и | 1 (которые, например, могут быть уровнями атомной энергии), такие как | 1 / 2 . Интерполирующие состояния — это просто суперпозиции | 0 и | 1 . Это стандартный хрестоматийный материал: состояния дискретны, но эволюция во времени непрерывна, так как коэффициенты с 0 ( т ) / с 1 ( т ) может непрерывно меняться. Но это различие редко проводится в popsci.

(Честно говоря, в бурном начале « старой квантовой теории » был невероятно короткий период, когда некоторые люди действительно считали квантовые переходы прерывистыми. QM следует воспринимать всерьез; теперь мы знаем лучше.)

Во-вторых, в исходном пресс-релизе исследовательской группы говорилось то же самое о квантовых скачках. Теперь я понимаю, что они пытались сделать. Они хотели дать своей статье о довольно техническом аспекте экспериментальных измерений убедительное изложение. И они не сказали ничего технически неправильного в своем пресс-релизе. Но они должны были знать, что их кадры в основном просили, чтобы их неверно истолковали, чтобы их работа выглядела более революционной, чем она есть на самом деле.

Интерпретации квантовой механики

Есть очень наивная интерпретация квантовой механики, которую я назову «тупым Копенгагеном». В немом Копенгагене все прекрасно развивается по уравнению Шредингера, но когда любая система атомарного масштаба взаимодействует с любой более крупной системой, ее состояние мгновенно «рушится». Этот эксперимент действительно противоречит немому Копенгагену, но он далеко не первый; физики знали, что тупой Копенгаген не работает 50 лет. (Честно говоря, во вводных учебниках он используется как костыль, чтобы не рассказывать слишком много о процессе измерения.) Мы знаем, что процесс измерения тесно связан с декогеренцией, которая совершенно непрерывна. Копенгаген и, скажем, многие миры просто расходятся в том, как относиться к ветвям суперпозиции, которые полностью декогерентировались.

Другая проблема заключается в том, что сторонники бомовской механики, кажется, цепляются за каждый новый экспериментальный результат и называют его доказательством того, что только их интерпретация верна, даже если она полностью совместима со стандартной КМ. Для физиков бомовская механика — это серия уродливых и сложных хаков, примерно в десять раз более плохих, чем эфир, поэтому она заняла последнее место в опросе исследователей, работающих в области квантовых основ. Но многим другим это очень нравится. Например, философы, предпочитающие реалистические интерпретации квантовой механики, любят ее, потому что она позволяет им сказать, что квантовая механика — это «на самом деле» классическая механика (что на самом деле неверно даже в бомовской механике), и, следовательно, избежать борьбы с последствиями квантовой механики. правильный. (Я немного больше разглагольствую об этом здесь .

Квантовая механика — одна из самых надежных и успешных структур, которые мы когда-либо разрабатывали. Если вы слышите какую-либо новостную статью, в которой говорится, что что-то фундаментальное изменилось в нашем понимании этого, есть вероятность 99,9%, что это неправильно. Не верьте всему, что читаете!

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Хороший ответ, но этот ответ указывает на тонкую вину Йельской группы, когда вы говорите: «Они хотели дать в своей статье о довольно техническом аспекте экспериментальных измерений убедительное повествование». Я видел, как это происходило в других местах, с более энергичным неодобрением (например, в блоге Любоша Мотла). Но никого, кажется, не волнует, что они являются группой квантовых вычислений, и их волнует управление квантовой обратной связью (отслеживание и компенсация декогеренции). Кроме того, они никогда не упоминают бомовскую механику, иначе пресса оказала им большую немилость.
Они упоминают расчет квантовых траекторий, и это не имеет ничего общего с бомовской механикой. Это способ расчета эволюции открытой системы, и есть ситуации, когда его использование более удобно (и все же точно), чем основное уравнение - оно нашло хорошее применение в моделировании лазерного охлаждения.
@wcc Как я уже сказал, авторы полностью правы! Его просто неверно истолковали все остальные. Вы можете увидеть, что я имею в виду, даже в комментариях к этому вопросу.
Не могли бы вы пояснить, что вы имеете в виду под «умным Копенгагеном»?
@knzhou, спасибо! Очень хорошо написано, вы повторили чувства многих из нас, если не большинства.

Да, очень.

Квантовая теория основана на двух постулатах фон Неймана: (1) эволюции (что квантовое состояние эволюционирует во времени в соответствии с уравнением Шредингера) и (2) проекции (что результат измерения величины в квантовом состоянии является одним из собственные значения оператора этой величины с преобразованием состояния в соответствующее собственное состояние — все в соответствии с правилом Борна). Это "квантовый скачок".

Существуют разные интерпретации квантовой теории; и все они основаны на том, как они трактуют, интерпретируют, объясняют или объясняют Правило Борна. Каждая интерпретация может по-разному подходить к вопросу о том, что/когда/где происходит Правило Борна (или что/когда/где происходит то, что должно заменить Правило Борна). Это особенно касается интерпретаций объективного коллапса и отсутствия коллапса.

Эксперимент дает возможность понять, что может стать общим методом исследования коллапса правила Борна даже в середине процесса, на разных стадиях, и, возможно, даже для реконструкции его динамики. Это значительно прояснит вопрос о том, какая интерпретация является правильной.

Две самые важные вещи, которые вытекают из этого, — это способность предвидеть коллапс и появление того, что выглядит как порог обратимости, за которым событие, связанное с Правилом рождения, становится необратимым.

Еще одно преимущество, которое может быть получено в результате экспериментов по зондированию в середине коллапса, заключается в том, что они могут достаточно хорошо прояснить проблему, чтобы позволить ответить на (все еще остающийся без ответа) вопрос о том, что означала картина Гейзенберга о правиле Борна (или альтернативах). заменить его) есть? Или, в более общем смысле: какова картина Гейзенберга в различных интерпретациях. Это существенный пробел в литературе по этим двум вопросам!

Это то, что я называл «глупым Копенгагеном», в который фактически верят нулевые физики, которые думали об измерении.
согласен с РБ. новые выводы по существу антикопенгагенские. считаю исторически неверным и интеллектуально неискренним изобретать концепцию «тупого копенгагена». ака заблуждение движущихся стоек ворот . существует только копенгагенская интерпретация, данная бором и гейзенбергом, хотя, возможно, последний явно отказался называть ее «копенгагенской интерпретацией». эта интерпретация в основном отвергает «более глубокую реальность», отличную от формализма КМ. новые эксперименты, такие как этот, недвусмысленно показывают , что существует субквантовая область, как это конкретно набросал/очертил Бом.