Πότε φτάνει ένα σωματίδιο;

Πότε φτάνει ένα σωματίδιο;

Χρονική σήμανση: 30 Μαρτίου 2023 8:49 π.μ.

Σιμόν Ρονκάλο1,2, Krzysztof Sacha3, να Λορέντζο Μακόνε1,2

1Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Pavia, Via Agostino Bassi 6, I-27100, Παβία, Ιταλία
2INFN Sezione di Pavia, Via Agostino Bassi 6, I-27100, Παβία, Ιταλία
3Instytut Fizyki imienia Mariana Smoluchowskiego, Uniwersytet Jagielloński, ulica Profesora Stanisława Łojasiewicza 11, PL-30-348 Kraków, Πολωνία

Βρείτε αυτό το άρθρο ενδιαφέρουσα ή θέλετε να συζητήσετε; Scite ή αφήστε ένα σχόλιο για το SciRate.

Περίληψη

Συγκρίνουμε τις προτάσεις που έχουν εμφανιστεί στη βιβλιογραφία για να περιγράψουμε μια μέτρηση του χρόνου άφιξης ενός κβαντικού σωματιδίου σε έναν ανιχνευτή. Δείχνουμε ότι υπάρχουν πολλαπλά καθεστώτα όπου διαφορετικές προτάσεις δίνουν ανισότιμες, πειραματικά διακριτές, προβλέψεις. Αυτή η ανάλυση ανοίγει το δρόμο για μελλοντικές πειραματικές δοκιμές.

Πότε φτάνει ένα σωματίδιο; Ευφυΐα Δεδομένων PlatoBlockchain. Κάθετη αναζήτηση. Ολα συμπεριλαμβάνονται.

Επιλεγμένη εικόνα: Ένα σωματίδιο που παρασκευάζεται σε μια υπέρθεση δύο πακέτων κυμάτων Gauss. Όταν τα πακέτα επικαλύπτονται κοντά στον ανιχνευτή, παρατηρείται παρεμβολή χρόνου άφιξης.

Δημοφιλή περίληψη

Οι μετρήσεις του χρόνου είναι προβληματικές στην κβαντομηχανική αφού, σε αντίθεση με τη θέση και την ορμή, ο χρόνος δεν περιγράφεται από παρατηρήσιμο. Απλές ερωτήσεις όπως "Πότε φθάνει ένα σωματίδιο σε έναν ανιχνευτή;" είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν. Στη βιβλιογραφία, αυτό είναι το πρόβλημα της ώρας άφιξης. Αρκετές λύσεις έχουν εξεταστεί, κυρίως ομαδοποιημένες σε τρεις κύριες προσεγγίσεις: την αξιωματική κατασκευή του Kijowski, την κβαντική ροή και τις προτάσεις κβαντικού ρολογιού. Ωστόσο, όλα οδηγούν σε διαφορετικές προβλέψεις!

Εντοπίζουμε εφαρμόσιμα καθεστώτα για πειραματική διάκριση αυτών των προσεγγίσεων. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι οι αποκλίσεις εμφανίζονται σε έντονα κβαντικά καθεστώτα, δηλαδή όταν το σωματίδιο εμφανίζει κβαντική παρεμβολή κατά την άφιξη: καταστροφική παρεμβολή σε περιόδους που είναι λιγότερο πιθανό να ανιχνευθεί το σωματίδιο, εποικοδομητική παρεμβολή όταν είναι πιο πιθανό να συμβεί ανίχνευση.

► Δεδομένα BibTeX

► Αναφορές

[1] W. Pauli, General Principles of Quantum Mechanics (Springer, 1980).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-61840-6

[2] N. Vona και D. Dürr, Ο ρόλος του ρεύματος πιθανότητας για μετρήσεις χρόνου, στο The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, επιμέλεια P. Blanchard και J. Fröhlich (Springer, 2015) Κεφ. 5.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_5

[3] RP Feynman και AR Hibbs, Quantum Mechanics and Path Integrals (McGraw-Hill, 1965).

[4] S. Das και W. Struyve, Αμφισβήτηση της επάρκειας ορισμένων κβαντικών κατανομών χρόνου άφιξης, Phys. Αναθ. Α 104, 042214 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.042214

[5] Y. Aharonov και D. Bohm, Ο χρόνος στην κβαντική θεωρία και η σχέση αβεβαιότητας για το χρόνο και την ενέργεια, Φυσ. Rev. 122, 1649 (1961).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.122.1649

[6] N. Grot, C. Rovelli και RS Tate, Ώρα άφιξης στην κβαντική μηχανική, Φυσ. Rev. Α 54, 4676 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.4676

[7] EA Galapon, F. Delgado, JG Muga και IL Egusquiza, Μετάβαση από διακριτή στη συνεχή κατανομή χρόνου άφιξης για ένα κβαντικό σωματίδιο, Phys. Αναθ. Α 72, 042107 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.72.042107

[8] J. Kijowski, Σχετικά με τον τελεστή χρόνου στην κβαντική μηχανική και τη σχέση αβεβαιότητας Heisenberg για την ενέργεια και τον χρόνο, Rep. Math. Phys. 6, 361 (1974).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0034-4877(74)80004-2

[9] V. Delgado και JG Muga, Χρόνος άφιξης στην κβαντική μηχανική, Φυσ. Rev. Α 56, 3425 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.56.3425

[10] A. Ruschhaupt και RF Werner, Quantum mechanics of time, στο The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, επιμέλεια P. Blanchard και J. Fröhlich (Springer, 2015) Κεφ. 14.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_14

[11] R. Werner, Screen observables in relativistic and nonrelativistic quantum mechanics, J. Math. Phys. 27, 793 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527184

[12] Y. Aharonov, J. Oppenheim, S. Popescu, B. Reznik, and WG Unruh, Μέτρηση χρόνου άφιξης στην κβαντική μηχανική, Φυσ. Rev. Α 57, 4130 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4130

[13] T. Jurić and H. Nikolić, Χρόνος άφιξης από τη γενική θεωρία των κβαντικών κατανομών χρόνου, Ευρ. Phys. J. Plus 137, 631 (2022).
https://doi.org/​10.1140/​epjp/​s13360-022-02854-w

[14] Y. Aharonov και T. Kaufherr, Quantum frames of reference, Phys. Rev. D 30, 368 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.30.368

[15] Y. Aharonov, S. Popescu και J. Tollaksen, Κάθε στιγμή του χρόνου ένα νέο σύμπαν, στο Quantum Theory: A Two-Time Success Story (Springer, 2014) σελ. 21–36.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-88-470-5217-8_3

[16] C. Rovelli, Relational quantum mechanics, Int. J. Theor. Phys. 35, 1637 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / bf02302261

[17] M. Reisenberger και C. Rovelli, Χωροχρονικές καταστάσεις και συνμεταβλητή κβαντική θεωρία, Φυσ. Rev. D 65, 125016 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevd.65.125016

[18] DN Page και WK Wootters, Evolution without evolution: Dynamics που περιγράφεται από ακίνητα παρατηρήσιμα, Phys. Rev. D 27, 2885 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.27.2885

[19] L. Maccone και K. Sacha, Κβαντικές μετρήσεις χρόνου, Φυσ. Αναθ. Lett. 124, 110402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.110402

[20] V. Giovannetti, S. Lloyd, and L. Maccone, Quantum time, Phys. Απ. Δ 92, 045033 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevd.92.045033

[21] R. Brunetti, K. Fredenhagen και M. Hoge, Ο χρόνος στην κβαντική φυσική: Από μια εξωτερική παράμετρο σε ένα εγγενές παρατηρήσιμο, Βρέθηκε. Phys. 40, 1368–1378 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10701-009-9400-z

[22] S. Das and D. Dürr, Κατανομές χρόνου άφιξης σωματιδίων spin-1/​2, Sci. Απ. 9, 2242 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-018-38261-4

[23] CR Leavens, Time of άφιξης στην κβαντική και Bohmian μηχανική, Phys. Rev. Α 58, 840 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.58.840

[24] A. Ananthaswamy, Μπορούμε να μετρήσουμε τον κβαντικό χρόνο πτήσης;, Επιστήμη. Είμαι. 326, 1 (2022).

[25] JG Muga, RS Mayato και IL Egusquiza, Time in Quantum Mechanics, Vol. 1 (Springer, 2008).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-73473-4

[26] G. Muga, A. Ruschhaupt, and A. Campo, Time in Quantum Mechanics, τόμ. 2 (Springer, 2009).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-03174-8

[27] M. Kozuma, L. Deng, EW Hagley, J. Wen, R. Lutwak, K. Helmerson, SL Rolston και WD Phillips, Συνεκτική διάσπαση συμπυκνωμένων ατόμων Bose-Einstein με οπτικά επαγόμενη περίθλαση bragg, Phys. Αναθ. Lett. 82, 871 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.871

[28] S. Pandey, H. Mas, G. Drougakis, P. Thekkeppatt, V. Bolpasi, G. Vasilakis, K. Poulios, and W. von Klitzing, Hypersonic Bose–Einstein condensates in accelerator rings, Nature 570, 205 (2019) .
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1273-5

[29] CR Leavens, Χωρική μη τοπικότητα της «τυποποιημένης» κατανομής χρόνου άφιξης, Φυσ. Κάτοικος της Λατβίας. A 338, 19 (2005a).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.02.022

[30] CR Leavens, Σχετικά με την «τυποποιημένη» κβαντομηχανική προσέγγιση στους χρόνους άφιξης, Φυσ. Κάτοικος της Λατβίας. A 303, 154 (2002).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(02)01239-2

[31] S. Das και M. Nöth, Χρόνοι άφιξης και αμετάβλητο μετρητή, Proc. R. Soc. Α: Μαθηματικά. Phys. Eng. Sci. 477, 2250 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2021.0101

[32] IL Egusquiza, JG Muga, B. Navarro και A. Ruschhaupt, Σχόλιο σχετικά με: «Στην τυπική κβαντομηχανική προσέγγιση των χρόνων άφιξης», Φυσ. Κάτοικος της Λατβίας. A 313, 498 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(03)00851-X

[33] CR Leavens, Απάντηση στο σχόλιο σχετικά με: «Σχετικά με την «τυποποιημένη» κβαντομηχανική προσέγγιση των χρόνων άφιξης» [Φυσ. Κάτοικος της Λατβίας. A 313 (2003) 498], Phys. Κάτοικος της Λατβίας. A 345, 251 (2005b).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.08.004

[34] AJ Bracken και GF Melloy, Πιθανότητα αντίστροφης ροής και ένας νέος αδιάστατος κβαντικός αριθμός, J. Phys. Α: Μαθηματικά. Θεωρ. 27, 2197 (1994).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​27/​6/​040

[35] KV Kuchar, Χρόνος και ερμηνείες της κβαντικής βαρύτητας, Int. J. Mod. Phys. Δ 20, 3 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0218271811019347

[36] J. Leon and L. Maccone, Η ένσταση Pauli, Βρέθηκε. Phys. 47, 1597–1608 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-017-0115-2

[37] BS DeWitt, Κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Ι. Η κανονική θεωρία, Φυσ. Rev. 160, 1113 (1967).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.160.1113

[38] Μ. Porrmann, Particle weights and their disintegration I, Commun. Μαθηματικά. Phys. 248, 269–304 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-004-1092-9

[39] R. Gambini και J. Pullin, Η λύση στο πρόβλημα του χρόνου στην κβαντική βαρύτητα λύνει επίσης το πρόβλημα του χρόνου άφιξης στην κβαντική μηχανική, New J. Phys. 24, 053011 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ac6768

Αναφέρεται από

[1] Ranjan Modak και S. Aravinda, «Μη Ερμιτική περιγραφή της απότομης κβαντικής επαναφοράς», arXiv: 2303.03790, (2023).

[2] Tajron Jurić και Hrvoje Nikolić, «Παθητική κβαντική μέτρηση: χρόνος άφιξης, κβαντικό φαινόμενο Ζήνωνα και πλάνη του τζογαδόρου», arXiv: 2207.09140, (2022).

Οι παραπάνω αναφορές είναι από SAO / NASA ADS (τελευταία ενημέρωση επιτυχώς 2023-03-30 12:56:20). Η λίστα μπορεί να είναι ελλιπής, καθώς δεν παρέχουν όλοι οι εκδότες τα κατάλληλα και πλήρη στοιχεία αναφοράς.

Δεν ήταν δυνατή η λήψη Crossref αναφερόμενα δεδομένα κατά την τελευταία προσπάθεια 2023-03-30 12:56:18: Δεν ήταν δυνατή η λήψη των αναφερόμενων δεδομένων για το 10.22331 / q-2023-03-30-968 από την Crossref. Αυτό είναι φυσιολογικό αν το DOI καταχωρήθηκε πρόσφατα.

Αυτό το Βιβλίο δημοσιεύεται στο Quantum στο πλαίσιο του Creative Commons Attribution 4.0 Διεθνής (CC BY 4.0) άδεια. Τα πνευματικά δικαιώματα παραμένουν στους κατόχους των πρωτότυπων δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας όπως οι δημιουργοί ή τα ιδρύματά τους

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Quantum Journal