Kiedy przybywa cząsteczka?

Kiedy przybywa cząsteczka?

Znacznik czasu: 30 marca 2023 8:49

Simone Roncallo1,2, Krzysztof Sacha3, Lorenza Maccone1,2

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

Czy ten artykuł jest interesujący czy chcesz dyskutować? Napisz lub zostaw komentarz do SciRate.

Abstrakcyjny

Porównujemy pojawiające się w literaturze propozycje opisujące pomiar czasu dotarcia cząstki kwantowej do detektora. Pokazujemy, że istnieje wiele reżimów, w których różne propozycje dają nierównoważne, dające się rozróżnić eksperymentalnie przewidywania. Ta analiza toruje drogę przyszłym testom eksperymentalnym.

Kiedy cząstka przybywa? Inteligencja danych PlatoBlockchain. Wyszukiwanie pionowe. AI.

Wyróżniony obraz: Cząstka przygotowana w superpozycji dwóch pakietów fal Gaussa. Gdy pakiety nakładają się w pobliżu detektora, obserwuje się interferencję czasu nadejścia.

Popularne podsumowanie

Pomiary czasu są problematyczne w mechanice kwantowej, ponieważ w przeciwieństwie do położenia i pędu, czas nie jest opisany przez obserwowalność. Proste pytania, takie jak „Kiedy cząsteczka dociera do detektora?” są trudne do leczenia. W literaturze jest to problem czasu przybycia. Rozważano kilka rozwiązań, w większości pogrupowanych w trzy główne podejścia: aksjomatyczną konstrukcję Kijowskiego, strumień kwantowy i propozycje zegara kwantowego. Jednak wszystkie prowadzą do różnych prognoz!

Identyfikujemy możliwe do zrealizowania reżimy eksperymentalnego rozróżniania tych podejść. Nasze wyniki pokazują, że rozbieżności pojawiają się w reżimach silnie kwantowych, a mianowicie, gdy cząstka wykazuje interferencję kwantową w czasie przybycia: interferencja destrukcyjna w czasie, gdy prawdopodobieństwo wykrycia cząstki jest mniejsze, interferencja konstruktywna, gdy prawdopodobieństwo wykrycia jest większe.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] W. Pauli, Ogólne zasady mechaniki kwantowej (Springer, 1980).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-61840-6

[2] N. Vona i D. Dürr, Rola prądu prawdopodobieństwa w pomiarach czasu, w The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, pod red. P. Blancharda i J. Fröhlicha (Springer, 2015) Rozdz. 5.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_5

[3] RP Feynman i AR Hibbs, Mechanika kwantowa i całki po ścieżce (McGraw-Hill, 1965).

[4] S. Das i W. Struyve, Kwestionowanie adekwatności niektórych kwantowych rozkładów czasu przybycia, Phys. Rev. A 104, 042214 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.042214

[5] Y. Aharonov i D. Bohm, Czas w teorii kwantowej i relacja niepewności dla czasu i energii, Phys. Obj. 122, 1649 (1961).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.122.1649

[6] N. Grot, C. Rovelli i RS Tate, Czas przybycia w mechanice kwantowej, Phys. Obj. A 54, 4676 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.4676

[7] EA Galapon, F. Delgado, JG Muga i IL Egusquiza, Przejście od dyskretnego do ciągłego rozkładu czasu przybycia dla cząstki kwantowej, Phys. Wersja A 72, 042107 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.72.042107

[8] J. Kijowski, O operatorze czasu w mechanice kwantowej i relacji niepewności Heisenberga dla energii i czasu, Rep. Math. fizyka 6, 361 (1974).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0034-4877(74)80004-2

[9] V. Delgado i JG Muga, Czas przybycia w mechanice kwantowej, Phys. Obj. A 56, 3425 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.56.3425

[10] A. Ruschhaupt i RF Werner, Mechanika kwantowa czasu, w The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, pod red. P. Blancharda i J. Fröhlicha (Springer, 2015) Rozdz. 14.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_14

[11] R. Werner, Obserwowalne ekrany w relatywistycznej i nierelatywistycznej mechanice kwantowej, J. Math. fizyka 27, 793 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527184

[12] Y. Aharonov, J. Oppenheim, S. Popescu, B. Reznik i WG Unruh, Pomiar czasu przybycia w mechanice kwantowej, Phys. Obj. A 57, 4130 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4130

[13] T. Jurić i H. Nikolić, Czas przybycia z ogólnej teorii kwantowych rozkładów czasu, Eur. fizyka J. Plus 137, 631 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1140/​epjp/​s13360-022-02854-w

[14] Y. Aharonov i T. Kaufherr, Kwantowe układy odniesienia, Phys. Rev. D 30, 368 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.30.368

[15] Y. Aharonov, S. Popescu i J. Tollaksen, Każda chwila czasu to nowy wszechświat, w 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, Relacyjna mechanika kwantowa, Int. J. Teoria. fizyka 35, 1637 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / bf02302261

[17] M. Reisenberger i C. Rovelli, Stany czasoprzestrzenne i kowariantna teoria kwantowa, Phys. Rev. D 65, 125016 (2002).
https: // doi.org/ 10.1103 / physrevd.65.125016

[18] DN Page i WK Wootters, Ewolucja bez ewolucji: Dynamika opisana przez stacjonarne obserwable, Phys. Obj. D 27, 2885 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.27.2885

[19] L. Maccone i K. Sacha, Kwantowe pomiary czasu, Phys. Wielebny Lett. 124, 110402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.110402

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

[21] R. Brunetti, K. Fredenhagen i M. Hoge, Czas w fizyce kwantowej: od zewnętrznego parametru do wewnętrznego obserwowalnego, znalezione. fizyka 40, 1368–1378 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10701-009-9400-z

[22] S. Das i D. Dürr, Rozkłady czasu przybycia cząstek o spinie 1/​2, Sci. Rep. 9, 2242 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-018-38261-4

[23] CR Leavens, Czas przybycia w mechanice kwantowej i Bohmian, Phys. Obj. A 58, 840 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.58.840

[24] A. Ananthaswamy, Czy możemy zmierzyć kwantowy czas lotu?, Sci. Jestem. 326, 1 (2022).

[25] JG Muga, RS Mayato i IL Egusquiza, Czas w mechanice kwantowej, tom. 1 (Springer, 2008).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-73473-4

[26] G. Muga, A. Ruschhaupt i A. Campo, Czas w mechanice kwantowej, tom. 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 i WD Phillips, Spójne rozszczepianie skondensowanych atomów Bosego-Einsteina z optycznie indukowaną dyfrakcją Bragga, Phys. Wielebny 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 i W. von Klitzing, Hypersonic Bose-Einstein condensates in akcelerator rings, Nature 570, 205 (2019) .
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1273-5

[29] CR Leavens, Przestrzenna nielokalność „standardowego” rozkładu czasu przybycia, Phys. Łotysz. A 338, 19 (2005a).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.02.022

[30] CR Leavens, O „standardowym” podejściu mechaniki kwantowej do czasów przybycia, Phys. Łotysz. A 303, 154 (2002).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(02)01239-2

[31] S. Das i M. Nöth, Czasy przybycia i niezmienność skrajni, Proc. R. Soc. O: Matematyka. fizyka inż. nauka 477, 2250 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2021.0101

[32] IL Egusquiza, JG Muga, B. Navarro i A. Ruschhaupt, Komentarz do: „O standardowym kwantowo-mechanicznym podejściu do czasów przybycia”, Phys. Łotysz. A 313, 498 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(03)00851-X

[33] CR Leavens, Odpowiedz na komentarz na temat: „O„ standardowym ”mechanicznym podejściu do czasów przybycia” [Phys. Łotysz. A 313 (2003) 498], Phys. Łotysz. A 345, 251 (2005b).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.08.004

[34] AJ Bracken i GF Melloy, przepływ wsteczny prawdopodobieństwa i nowa bezwymiarowa liczba kwantowa, J. Phys. O: Matematyka. Teoria. 27, 2197 (1994).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​27/​6/​040

[35] KV Kuchar, Czas i interpretacje grawitacji kwantowej, Int. J. mod. fizyka D 20, 3 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0218271811019347

[36] J. Leon i L. Maccone, Sprzeciw Pauliego, znaleziony. fizyka 47, 1597–1608 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-017-0115-2

[37] BS DeWitt, Kwantowa teoria grawitacji. I. Teoria kanoniczna, Phys. Obj. 160, 1113 (1967).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.160.1113

[38] M. Porrmann, Masy cząstek i ich rozpad I, Commun. Matematyka fizyka 248, 269-304 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-004-1092-9

[39] R. Gambini i J. Pullin, Rozwiązanie problemu czasu w grawitacji kwantowej rozwiązuje również problem czasu przybycia w mechanice kwantowej, New J. Phys. 24, 053011 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac6768

Cytowany przez

[1] Ranjan Modak i S. Aravinda, „Non-hermitowski opis ostrego resetowania kwantowego”, arXiv: 2303.03790, (2023).

[2] Tajron Jurić i Hrvoje Nikolić, „Pasywny pomiar kwantowy: czas przybycia, kwantowy efekt Zenona i błąd hazardzisty”, arXiv: 2207.09140, (2022).

Powyższe cytaty pochodzą z Reklamy SAO / NASA (ostatnia aktualizacja pomyślnie 2023-03-30 12:56:20). Lista może być niekompletna, ponieważ nie wszyscy wydawcy podają odpowiednie i pełne dane cytowania.

Nie można pobrać Przywołane przez Crossref dane podczas ostatniej próby 2023-03-30 12:56:18: Nie można pobrać cytowanych danych dla 10.22331 / q-2023-03-30-968 z Crossref. Jest to normalne, jeśli DOI zostało niedawno zarejestrowane.

Niniejszy artykuł opublikowano w Quantum pod Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe (CC BY 4.0) licencja. Prawa autorskie należą do pierwotnych właścicieli praw autorskich, takich jak autorzy lub ich instytucje.

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy