Когда прилетает частица?

Когда прилетает частица?

Отметка времени: 30 марта 2023 г., 8:49

Симона Ронкалло1,2, Кшиштоф Саха3и Лоренцо Макконе1,2

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

Находите эту статью интересной или хотите обсудить? Scite или оставить комментарий на SciRate.

Абстрактные

Сравним появившиеся в литературе предложения по описанию измерения времени прихода квантовой частицы на детектор. Мы показываем, что существует несколько режимов, в которых разные предложения дают неэквивалентные, экспериментально различимые предсказания. Этот анализ прокладывает путь для будущих экспериментальных испытаний.

Когда появляется частица? PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.

Рекомендуемое изображение: частица, приготовленная в результате суперпозиции двух волновых пакетов Гаусса. При перекрытии пакетов вблизи детектора наблюдается интерференция времени прихода.

Популярное резюме

Измерение времени проблематично в квантовой механике, поскольку, в отличие от положения и импульса, время не описывается наблюдаемой. Простые вопросы вроде «Когда частица достигает детектора?» трудно поддаются лечению. В литературе это проблема времени прихода. Было рассмотрено несколько решений, в основном сгруппированных в три основных подхода: аксиоматическая конструкция Кижовского, квантовый поток и предложения квантовых часов. Однако все они ведут к разным предсказаниям!

Выявлены реализуемые режимы для экспериментального различения этих подходов. Наши результаты показывают, что несоответствия появляются в сильно квантовых режимах, а именно, когда частица проявляет квантовую интерференцию во время прибытия: деструктивная интерференция в моменты времени, когда вероятность обнаружения частицы меньше, конструктивная интерференция, когда вероятность обнаружения больше.

► Данные BibTeX

► Рекомендации

[1] В. Паули, Общие принципы квантовой механики (Springer, 1980).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-61840-6

[2] Н. Вона и Д. Дюрр, Роль тока вероятности для измерения времени, в книге «Послание квантовой науки: попытки синтеза» под редакцией П. Бланшара и Дж. Фрёлиха (Springer, 2015), гл. 5.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_5

[3] Р. П. Фейнман и А. Р. Хиббс, Квантовая механика и интегралы по траекториям (McGraw-Hill, 1965).

[4] С. Дас и В. Струйв, Вопрос об адекватности некоторых квантовых распределений времени прихода, Phys. Ред. А 104, 042214 (2021 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.042214

[5] Ю. Ааронов и Д. Бом, Время в квантовой теории и соотношение неопределенностей для времени и энергии, Phys. 122, 1649 (1961).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.122.1649

[6] Н. Грот, К. Ровелли и Р. Тейт, Время прибытия в квантовой механике, Phys. Ред. А 54, 4676 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.4676

[7] EA Galapon, F. Delgado, JG Muga, and IL Egusquiza, Переход от дискретного к непрерывному распределению времени прихода квантовой частицы, Phys. Ред. А 72, 042107 (2005 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.72.042107

[8] J. Kijowski, Об операторе времени в квантовой механике и соотношении неопределенностей Гейзенберга для энергии и времени, Rep. Math. физ. 6, 361 (1974).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0034-4877(74)80004-2

[9] В. Дельгадо и Дж. Г. Муга, Время прибытия в квантовой механике, Phys. Ред. А 56, 3425 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.56.3425

[10] А. Рушхаупт и Р. Ф. Вернер, Квантовая механика времени, в книге «Послание квантовой науки: попытки синтеза» под редакцией П. Бланшара и Дж. Фрёлиха (Springer, 2015), гл. 14.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_14

[11] Р. Вернер, Экранные наблюдаемые в релятивистской и нерелятивистской квантовой механике, J. Math. физ. 27, 793 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527184

[12] Ю. Ааронов, Дж. Оппенгейм, С. Попеску, Б. Резник и В. Г. Унру, Измерение времени прибытия в квантовой механике, Phys. Ред. А 57, 4130 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4130

[13] Т. Юрич и Х. Николич, Время прибытия из общей теории квантовых распределений времени, Eur. физ. Дж. Плюс 137, 631 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1140/​epjp/​s13360-022-02854-w

[14] Y. Aharonov, T. Kaufherr, Квантовые системы отсчета, Phys. Ред. D 30, 368 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.30.368

[15] Ю. Ааронов, С. Попеску и Дж. Толлаксен, Каждый момент времени — новая вселенная, в Квантовая теория: история двукратного успеха (Springer, 2014), стр. 21–36.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-88-470-5217-8_3

[16] К. Ровелли, Реляционная квантовая механика, Int. Дж. Теор. физ. 35, 1637 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / bf02302261

[17] М. Райзенбергер и К. Ровелли, Пространственно-временные состояния и ковариантная квантовая теория, Phys. Ред. D 65, 125016 (2002 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevd.65.125016

[18] Д. Н. Пейдж и В. К. Вуттерс, Эволюция без эволюции: динамика, описываемая стационарными наблюдаемыми, Phys. Ред. D 27, 2885 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.27.2885

[19] Л. Макконе и К. Сача, Квантовые измерения времени, Phys. Преподобный Летт. 124, 110402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.110402

[20] В. Джованнетти, С. Ллойд, Л. Макконе, Квантовое время, Phys. Ред. D 92, 045033 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevd.92.045033

[21] Р. Брунетти, К. Фреденхаген и М. Хоге, Время в квантовой физике: от внешнего параметра к внутренней наблюдаемой, Found. физ. 40, 1368–1378 (2009).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1007 / s10701-009-9400-г

[22] С. Дас и Д. Дюрр, Распределение времени прибытия частиц со спином 1/​2, Sci. Отчет 9, 2242 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-018-38261-4

[23] CR Ливенс, Время прибытия в квантовой механике и механике Бома, Phys. Ред. А 58, 840 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.58.840

[24] А. Анантасвами, Можем ли мы измерить квантовое время полета?, Sci. Являюсь. 326, 1 (2022).

[25] Дж. Г. Муга, Р. С. Маято и И. Л. Эгускиса, Время в квантовой механике, Vol. 1 (Спрингер, 2008).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-73473-4

[26] Г. Муга, А. Рушхаупт и А. Кампо, Время в квантовой механике, Vol. 2 (Спрингер, 2009).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-03174-8

[27] Кодзума М., Денг Л., Хэгли Э. В., Вен Дж., Лутвак Р., Хелмерсон К., Ролстон С. Л. и Филлипс В. Д., Когерентное расщепление конденсированных атомов Бозе-Эйнштейна с помощью оптически индуцированной брэгговской дифракции, Phys. Преподобный Летт. 82, 871 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.871

[28] С. Пандей, Х. Мас, Г. Другакис, П. Теккеппат, В. Болпаси, Г. Василакис, К. Пулиос и В. фон Клитцинг, Гиперзвуковые конденсаты Бозе-Эйнштейна в ускорительных кольцах, Nature 570, 205 (2019) .
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1273-5

[29] CR Ливенс, Пространственная нелокальность «стандартного» распределения времени прибытия, Phys. лат. А 338, 19 (2005а).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.02.022

[30] CR Ливенс, О «стандартном» квантово-механическом подходе к временам прихода, Phys. лат. А 303, 154 (2002).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(02)01239-2

[31] С. Дас и М. Нёт, Времена прибытия и калибровочная инвариантность, Proc. Р. Соц. А: Математика. физ. англ. науч. 477, 2250 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2021.0101

[32] IL Egusquiza, JG Muga, B. Navarro, and A. Ruschhaupt, Comment on: «О стандартном квантово-механическом подходе к временам прибытия», Phys. лат. А 313, 498 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(03)00851-X

[33] CR Leavens, Ответ на комментарий: «О «стандартном» квантово-механическом подходе к временам прибытия» [Phys. лат. A 313 (2003) 498], Phys. лат. А 345, 251 (2005b).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.08.004

[34] А. Дж. Бракен и Г. Ф. Меллой, Обратный поток вероятности и новое безразмерное квантовое число, J. Phys. А: Математика. Теор. 27, 2197 (1994).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​27/​6/​040

[35] К.В. Кучар, Время и интерпретации квантовой гравитации, Межд. Дж. Мод. физ. Д 20, 3 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0218271811019347

[36] Дж. Леон и Л. Макконе, Возражение Паули, Найдено. физ. 47, 1597–1608 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-017-0115-2

[37] Б. С. ДеВитт, Квантовая теория гравитации. I. Каноническая теория, Phys. 160, 1113 (1967).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.160.1113

[38] М. Порманн, Веса частиц и их распад I, Commun. Мат. физ. 248, 269–304 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-004-1092-9

[39] Р. Гамбини и Дж. Пуллин, Решение проблемы времени в квантовой гравитации также решает проблему времени прибытия в квантовой механике, New J. Phys. 24, 053011 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ac6768

Цитируется

[1] Ранджан Модак и С. Аравинда, «Неэрмитово описание точного квантового сброса», Arxiv: 2303.03790, (2023).

[2] Тайрон Юрич и Хрвое Николич, «Пассивное квантовое измерение: время прибытия, квантовый эффект Зенона и ошибка игрока», Arxiv: 2207.09140, (2022).

Приведенные цитаты из САО / НАСА ADS (последнее обновление успешно 2023-03-30 12:56:20). Список может быть неполным, поскольку не все издатели предоставляют подходящие и полные данные о цитировании.

Не удалось получить Перекрестная ссылка на данные во время последней попытки 2023-03-30 12:56:18: Не удалось получить цитируемые данные для 10.22331 / q-2023-03-30-968 от Crossref. Это нормально, если DOI был зарегистрирован недавно.

Эта статья опубликована в Quantum под Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) лицензия. Авторское право остается за первоначальными правообладателями, такими как авторы или их учреждения.

Отметка времени:

Больше от Квантовый журнал