Milloin hiukkanen saapuu?

Milloin hiukkanen saapuu?

Aikaleima: 30. maaliskuuta 2023 8

Simone Roncallo1,2, Krzysztof Sacha3ja Lorenzo Maccone1,2

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

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Vertailemme kirjallisuudessa esitettyjä ehdotuksia kvanttihiukkasen ilmaisimelle saapumisajan mittaamiseksi. Osoitamme, että on olemassa useita järjestelmiä, joissa eri ehdotukset antavat eriarvoisia, kokeellisesti erotettavia ennusteita. Tämä analyysi tasoittaa tietä tuleville kokeellisille testeille.

Milloin hiukkanen saapuu? PlatoBlockchain Data Intelligence. Pystysuuntainen haku. Ai.

Suositeltu kuva: hiukkanen, joka on valmistettu kahden Gaussin aaltopaketin superpositiossa. Kun paketit menevät päällekkäin lähellä ilmaisinta, havaitaan saapumisajan häiriöitä.

Suosittu yhteenveto

Ajan mittaaminen on ongelmallista kvanttimekaniikassa, koska toisin kuin asemaa ja liikemäärää, aikaa ei kuvata havaittavalla. Yksinkertaiset kysymykset, kuten "Milloin hiukkanen saapuu ilmaisimeen?" ovat vaikeita hoitaa. Kirjallisuudessa tämä on saapumisajan ongelma. Useita ratkaisuja on harkittu, enimmäkseen ryhmitelty kolmeen päälähestymistapaan: Kijowskin aksiomaattinen rakenne, kvanttivuo ja kvanttikelloehdotukset. Ne kaikki johtavat kuitenkin erilaisiin ennusteisiin!

Tunnistamme toteutettavissa olevat järjestelmät näiden lähestymistapojen kokeelliseen syrjintään. Tuloksemme osoittavat, että eroja esiintyy vahvasti kvanttijärjestelmissä, nimittäin silloin, kun hiukkanen näyttää kvanttihäiriötä saapumishetkellä: tuhoisaa häiriötä aikoina, jolloin hiukkasen havaitseminen on epätodennäköisempää, rakentavaa häiriötä, kun havaitseminen tapahtuu todennäköisemmin.

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

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

[2] N. Vona ja D. Dürr, Todennäköisyysvirran rooli aikamittauksissa, teoksessa The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, toimittajina P. Blanchard ja J. Fröhlich (Springer, 2015) Chap. 5.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_5

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

[4] S. Das ja W. Struyve, Tiettyjen kvanttitulo-aikajakaumien riittävyyden kyseenalaistaminen, Phys. Rev. A 104, 042214 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.042214

[5] Y. Aharonov ja D. Bohm, Aika kvanttiteoriassa ja ajan ja energian epävarmuussuhde, Phys. Rev. 122, 1649 (1961).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.122.1649

[6] N. Grot, C. Rovelli ja RS Tate, Saapumisaika kvanttimekaniikassa, Phys. Rev. A 54, 4676 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.4676

[7] EA Galapon, F. Delgado, JG Muga ja IL Egusquiza, Siirtyminen diskreetistä jatkuvaan kvanttihiukkasen saapumisajan jakaumaan, Phys. Rev. A 72, 042107 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.72.042107

[8] J. Kijowski, Kvanttimekaniikan aikaoperaattorista ja Heisenbergin epävarmuussuhteesta energialle ja ajalle, Rep. Math. Phys. 6, 361 (1974).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0034-4877(74)80004-2

[9] V. Delgado ja JG Muga, Saapumisaika kvanttimekaniikassa, Phys. Rev. A 56, 3425 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.56.3425

[10] A. Ruschhaupt ja RF Werner, Ajan kvanttimekaniikka, teoksessa The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, toimittajina P. Blanchard ja J. Fröhlich (Springer, 2015) Chap. 14.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_14

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

[12] Y. Aharonov, J. Oppenheim, S. Popescu, B. Reznik ja WG Unruh, Saapumisajan mittaus kvanttimekaniikassa, Phys. Rev. A 57, 4130 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4130

[13] T. Jurić ja H. Nikolić, Saapumisaika kvanttiaikajakaumien yleisestä teoriasta, Eur. Phys. J. Plus 137, 631 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1140/​epjp/​s13360-022-02854-w

[14] Y. Aharonov ja T. Kaufherr, Quantum -viitekehykset, Phys. Rev. D 30, 368 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.30.368

[15] Y. Aharonov, S. Popescu ja J. Tollaksen, Jokainen ajan hetki uusi universumi, teoksessa Quantum Theory: A Two-Time Success Story (Springer, 2014), s. 21–36.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-88-470-5217-8_3

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

[17] M. Reisenberger ja C. Rovelli, Avaruuden tilat ja kovariantti kvanttiteoria, Phys. Rev. D 65, 125016 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevd.65.125016

[18] DN Page ja WK Wootters, Evoluutio ilman evoluutiota: Dynamiikka, jota kuvaavat kiinteät havainnot, Phys. Rev. D 27, 2885 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.27.2885

[19] L. Maccone ja K. Sacha, Ajan kvanttimittaukset, Phys. Rev. Lett. 124, 110402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.110402

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

[21] R. Brunetti, K. Fredenhagen ja M. Hoge, Aika kvanttifysiikassa: Ulkoisesta parametrista sisäiseen havaittavaan, löydetty. Phys. 40, 1368–1378 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10701-009-9400-z

[22] S. Das ja D. Dürr, Spin-1/2-hiukkasten saapumisaikajakaumat, Sci. Rep. 9, 2242 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-018-38261-4

[23] CR Leavens, saapumisaika kvanttimekaniikassa ja Bohmin mekaniikassa, Phys. Rev. A 58, 840 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.58.840

[24] A. Ananthaswamy, Voimmeko mitata lennon kvanttiaikaa?, Sci. Olen. 326, 1 (2022).

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

[26] G. Muga, A. Ruschhaupt ja A. Campo, Time in Quantum Mechanics, Voi. 2 (kevät, 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 ja WD Phillips, Bose-Einsteinin kondensoitujen atomien koherentti pilkkominen optisesti indusoidulla bragg-diffraktiolla, Phys. Rev. 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 ja W. von Klitzing, Hypersonic Bose–Einstein kondensaatit kiihdytinrenkaissa, Nature 570, 205 (2019) .
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1273-5

[29] CR Leavens, "tavanomaisen" saapumisaikajakauman spatiaalinen epäpaikallisuus, Phys. Lett. A 338, 19 (2005a).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.02.022

[30] CR Leavens, "tavanomaisesta" kvanttimekaanisesta lähestymistavasta saapumisaikoihin, Phys. Lett. A 303, 154 (2002).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(02)01239-2

[31] S. Das ja M. Nöth, Saapumisajat ja mittarin muuttumattomuus, Proc. R. Soc. V: Matematiikka. Phys. Eng. Sci. 477, 2250 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2021.0101

[32] IL Egusquiza, JG Muga, B. Navarro ja A. Ruschhaupt, Kommentti: "Kvanttimekaanisesta saapumisaikojen standardilähestymistavasta", Phys. Lett. A 313, 498 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(03)00851-X

[33] CR Leavens, Vastaus kommenttiin aiheesta: "Tavallinen" kvanttimekaaninen lähestymistapa saapumisaikoihin" [Phys. Lett. A 313 (2003) 498], Phys. Lett. A 345, 251 (2005b).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.08.004

[34] AJ Bracken ja GF Melloy, Probability backflow ja uusi dimensioton kvanttiluku, J. Phys. V: Matematiikka. Theor. 27, 2197 (1994).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​27/​6/​040

[35] KV Kuchar, Aika ja kvanttigravitaation tulkinnat, Int. J. Mod. Phys. D 20, 3 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0218271811019347

[36] J. Leon ja L. Maccone, Paulin vastaväite, löydetty. Phys. 47, 1597–1608 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-017-0115-2

[37] BS DeWitt, Painovoiman kvanttiteoria. I. Kanoninen teoria, Phys. Rev. 160, 1113 (1967).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.160.1113

[38] M. Porrmann, Hiukkasten painot ja niiden hajoaminen I, Commun. Matematiikka. Phys. 248, 269–304 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-004-1092-9

[39] R. Gambini ja J. Pullin, The Solution on the problem of time in quantum gravitation ratkaisee myös saapumisajan ongelman kvanttimekaniikassa, New J. Phys. 24, 053011 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ac6768

Viitattu

[1] Ranjan Modak ja S. Aravinda, "Ei-hermiittinen kuvaus terävästä kvanttiresetaatiosta", arXiv: 2303.03790, (2023).

[2] Tajron Jurić ja Hrvoje Nikolić, "Passiivinen kvanttimittaus: saapumisaika, kvantti-Zeno-ilmiö ja pelurien virhe". arXiv: 2207.09140, (2022).

Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2023-03-30 12:56:20). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.

Ei voitu noutaa Crossref siteeratut tiedot viimeisen yrityksen aikana 2023-03-30 12:56:18: Ei voitu noutaa viittauksia 10.22331 / q-2023-03-30-968 mainittuihin tietoihin Crossrefiltä. Tämä on normaalia, jos DOI rekisteröitiin äskettäin.

Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Quantum Journal