Când ajunge o particulă?

Când ajunge o particulă?

Marca temporală: 30 martie 2023 8:49 AM

Simone Roncallo1,2, Krzysztof Sacha3, și 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 Cracovia, Polonia

Găsiți această lucrare interesant sau doriți să discutați? Scite sau lasă un comentariu la SciRate.

Abstract

Comparăm propunerile apărute în literatură pentru a descrie o măsurătoare a timpului de sosire a unei particule cuantice la un detector. Arătăm că există mai multe regimuri în care propuneri diferite dau predicții inechivalente, discriminabile experimental. Această analiză deschide calea pentru viitoare teste experimentale.

When does a particle arrive? PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Imagine prezentată: o particulă pregătită într-o suprapunere a două pachete de unde gaussiene. Când pachetele se suprapun în apropierea detectorului, se observă interferența la ora sosirii.

Rezumat popular

Measurements of time are problematic in quantum mechanics since, unlike position and momentum, time is not described by an observable. Simple questions like “When does a particle arrive at a detector?” are difficult to treat. In the literature, this is the time of arrival problem. Several solutions have been considered, mostly grouped into three main approaches: Kijowski’s axiomatic construction, the quantum flux and the quantum clock proposals. However, they all lead to different predictions!

Identificăm regimuri realizabile pentru discriminarea experimentală a acestor abordări. Rezultatele noastre arată că discrepanțe apar în regimurile puternic cuantice, și anume atunci când particula afișează interferență cuantică în momentul sosirii: interferență distructivă în momentele în care este mai puțin probabil să detecteze particula, interferență constructivă când este mai probabil să se întâmple detectarea.

► Date BibTeX

► Referințe

[1] W. Pauli, Principiile generale ale mecanicii cuantice (Springer, 1980).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-61840-6

[2] N. Vona și D. Dürr, The role of the probability current for time measurements, în The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, editat de P. Blanchard și J. Fröhlich (Springer, 2015) Cap. 5.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_5

[3] RP Feynman și AR Hibbs, Mecanica cuantică și integralele de cale (McGraw-Hill, 1965).

[4] S. Das și W. Struyve, Întrebarea adecvării anumitor distribuții cuantice de timp de sosire, Phys. Rev. A 104, 042214 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.042214

[5] Y. Aharonov și D. Bohm, Timpul în teoria cuantică și relația de incertitudine pentru timp și energie, Phys. Rev. 122, 1649 (1961).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.122.1649

[6] N. Grot, C. Rovelli și RS Tate, Ora de sosire în mecanica cuantică, Phys. Rev. A 54, 4676 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.4676

[7] EA Galapon, F. Delgado, JG Muga și IL Egusquiza, Tranziția de la distribuția discretă la cea continuă a timpului de sosire pentru o particulă cuantică, Phys. Rev. A 72, 042107 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.72.042107

[8] J. Kijowski, Despre operatorul de timp în mecanica cuantică și relația de incertitudine Heisenberg pentru energie și timp, Rep. Math. Fiz. 6, 361 (1974).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0034-4877(74)80004-2

[9] V. Delgado și JG Muga, Ora de sosire în mecanica cuantică, Phys. Rev. A 56, 3425 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.56.3425

[10] A. Ruschhaupt și RF Werner, Mecanica cuantică a timpului, în The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, editat de P. Blanchard și J. Fröhlich (Springer, 2015) Cap. 14.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_14

[11] R. Werner, Ecranul observabililor în mecanica cuantică relativistă și nonrelativista, J. Math. Fiz. 27, 793 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527184

[12] Y. Aharov, J. Oppenheim, S. Popescu, B. Reznik și WG Unruh, Măsurarea timpului de sosire în mecanica cuantică, Phys. Rev. A 57, 4130 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4130

[13] T. Jurić și H. Nikolić, Timpul de sosire din teoria generală a distribuțiilor cuantice de timp, Eur. Fiz. J. Plus 137, 631 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1140/​epjp/​s13360-022-02854-w

[14] Y. Aharov şi T. Kaufherr, Cadre de referinţă cuantice, Phys. Rev. D 30, 368 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.30.368

[15] Y. Aharonov, S. Popescu și J. Tollaksen, Every instant of time a new universe, în Quantum Theory: A Two-Time Success Story (Springer, 2014) pp. 21–36.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-88-470-5217-8_3

[16] C. Rovelli, Mecanica cuantică relaţională, Int. J. Theor. Fiz. 35, 1637 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / bf02302261

[17] M. Reisenberger și C. Rovelli, Stări spațiu-timp și teoria cuantică covariantă, Phys. Rev. D 65, 125016 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevd.65.125016

[18] DN Page și WK Wootters, Evoluție fără evoluție: Dinamica descrisă de observabile staționare, Phys. Rev. D 27, 2885 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.27.2885

[19] L. Maccone și K. Sacha, Quantum measurements of time, Phys. Rev. Lett. 124, 110402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.110402

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

[21] R. Brunetti, K. Fredenhagen și M. Hoge, Time in quantum physics: From an external parameter to an intrinsic observable, Found. Fiz. 40, 1368–1378 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10701-009-9400-z

[22] S. Das și D. Dürr, Distribuțiile timpului de sosire ale particulelor de spin-1/​2, Sci. Rep. 9, 2242 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-018-38261-4

[23] CR Leavens, Ora sosirii în mecanica cuantică și bohmică, Phys. Rev. A 58, 840 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.58.840

[24] A. Ananthaswamy, Putem măsura timpul cuantic al zborului?, Sci. A.m. 326, 1 (2022).

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

[26] G. Muga, A. Ruschhaupt și A. Campo, Time in Quantum Mechanics, voi. 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 și WD Phillips, Diviziunea coerentă a atomilor condensați Bose-Einstein cu difracție bragg indusă optic, Phys. Rev. Lett. 82, 871 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.871

[28] S. Pandey, H. Mas, G. Drougakis, P. Thekkepatt, V. Bolpasi, G. Vasilakis, K. Poulios și 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, Nonlocalitatea spațială a distribuției „standard” a timpului de sosire, Phys. Lett. A 338, 19 (2005a).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.02.022

[30] CR Leavens, Despre abordarea mecanică cuantică „standard” a momentelor de sosire, Phys. Lett. A 303, 154 (2002).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(02)01239-2

[31] S. Das și M. Nöth, Timpurile de sosire și invarianța gabaritului, Proc. R. Soc. A: Matematică. Fiz. ing. Sci. 477, 2250 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2021.0101

[32] IL Egusquiza, JG Muga, B. Navarro și A. Ruschhaupt, Comentează: „On the standard quantum-mechanical approach to times of arril”, Phys. Lett. A 313, 498 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(03)00851-X

[33] CR Leavens, Răspuns la comentariu la: „Despre abordarea mecanică cuantică „standard” a momentelor de sosire” [Fiz. Lett. A 313 (2003) 498], Phys. Lett. A 345, 251 (2005b).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.08.004

[34] AJ Bracken și GF Melloy, Probability backflow și un nou număr cuantic adimensional, J. Phys. A: Matematică. Theor. 27, 2197 (1994).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​27/​6/​040

[35] KV Kuchar, Timpul și interpretările gravitației cuantice, Int. J. Mod. Fiz. D 20, 3 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0218271811019347

[36] J. Leon și L. Maccone, The Pauli objection, Found. Fiz. 47, 1597–1608 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-017-0115-2

[37] BS DeWitt, Teoria cuantică a gravitației. I. Teoria canonică, Phys. Rev. 160, 1113 (1967).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.160.1113

[38] M. Porrmann, Greutățile particulelor și dezintegrarea lor I, Comun. Matematică. Fiz. 248, 269–304 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-004-1092-9

[39] R. Gambini și J. Pullin, Soluția la problema timpului în gravitația cuantică rezolvă și problema timpului de sosire în mecanica cuantică, New J. Phys. 24, 053011 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ac6768

Citat de

[1] Ranjan Modak and S. Aravinda, “Non-Hermitian description of sharp quantum resetting”, arXiv: 2303.03790, (2023).

[2] Tajron Jurić and Hrvoje Nikolić, “Passive quantum measurement: Arrival time, quantum Zeno effect and gambler’s fallacy”, arXiv: 2207.09140, (2022).

Citatele de mai sus sunt din ADS SAO / NASA (ultima actualizare cu succes 2023-03-30 12:56:20). Lista poate fi incompletă, deoarece nu toți editorii furnizează date de citare adecvate și complete.

Nu a putut să aducă Date citate încrucișate în ultima încercare 2023-03-30 12:56:18: Nu s-au putut prelua date citate pentru 10.22331 / q-2023-03-30-968 de la Crossref. Acest lucru este normal dacă DOI a fost înregistrat recent.

Acest Lucru este publicat în Quantum sub Creative Commons Atribuire 4.0 internațională (CC BY 4.0) licență. Drepturile de autor rămân la deținătorii de drepturi de autor originale, precum autorii sau instituțiile lor.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Jurnalul cuantic