Kdaj pride delec?

Kdaj pride delec?

Časovni žig: 30. marec 2023 8

Simone Roncallo1,2, Krzysztof Sacha3in Lorenzo Maccone1,2

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

Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.

Minimalizem

Primerjamo predloge, ki so se pojavili v literaturi za opis merjenja časa prihoda kvantnega delca na detektor. Pokažemo, da obstaja več režimov, kjer različni predlogi dajejo neenakovredne, eksperimentalno razločljive napovedi. Ta analiza utira pot prihodnjim eksperimentalnim testom.

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

Predstavljena slika: delec, pripravljen v superpoziciji dveh paketov Gaussovih valov. Ko se paketi prekrivajo v bližini detektorja, opazimo motnje časa prihoda.

Priljubljen povzetek

Meritve časa so v kvantni mehaniki problematične, saj za razliko od položaja in gibalne količine čas ni opisan z opazovano. Preprosta vprašanja, kot je "Kdaj delec prispe do detektorja?" jih je težko zdraviti. V literaturi je to problem časa prihoda. Obravnavanih je bilo več rešitev, večinoma združenih v tri glavne pristope: aksiomatska konstrukcija Kijowskega, kvantni tok in predlogi kvantne ure. Vendar vse vodijo do različnih napovedi!

Identificiramo izvedljive režime za eksperimentalno diskriminacijo teh pristopov. Naši rezultati kažejo, da se odstopanja pojavljajo v močno kvantnih režimih, in sicer, ko delec pokaže kvantno interferenco v času prihoda: destruktivna interferenca v trenutkih, ko je manj verjetno, da bo delec zaznal, konstruktivna interferenca, ko je verjetneje, da bo prišlo do detekcije.

► BibTeX podatki

► Reference

[1] W. Pauli, Splošna načela kvantne mehanike (Springer, 1980).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-61840-6

[2] N. Vona in D. Dürr, Vloga verjetnostnega toka za meritve časa, v The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, uredila P. Blanchard in J. Fröhlich (Springer, 2015) Pogl. 5.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_5

[3] RP Feynman in AR Hibbs, Kvantna mehanika in integrali poti (McGraw-Hill, 1965).

[4] S. Das in W. Struyve, Spraševanje o ustreznosti določenih kvantnih porazdelitev časa prihoda, Phys. Rev. A 104, 042214 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.042214

[5] Y. Aharonov in D. Bohm, Čas v kvantni teoriji in razmerje negotovosti za čas in energijo, Phys. Rev. 122, 1649 (1961).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.122.1649

[6] N. Grot, C. Rovelli in RS Tate, Čas prihoda v kvantno mehaniko, Phys. Rev. A 54, 4676 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.4676

[7] EA Galapon, F. Delgado, JG Muga in IL Egusquiza, Prehod od diskretne k zvezni porazdelitvi časa prihoda za kvantni delec, Phys. Rev. A 72, 042107 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.72.042107

[8] J. Kijowski, O časovnem operaterju v kvantni mehaniki in Heisenbergovem razmerju negotovosti za energijo in čas, Rep. Math. Phys. 6, 361 (1974).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0034-4877(74)80004-2

[9] V. Delgado in JG Muga, Čas prihoda v kvantni mehaniki, Phys. Rev. A 56, 3425 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.56.3425

[10] A. Ruschhaupt in RF Werner, Kvantna mehanika časa, v The Message of Quantum Science: Attempts Towards a Synthesis, uredila P. Blanchard in J. Fröhlich (Springer, 2015) Pogl. 14.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-46422-9_14

[11] R. Werner, Zaslonske opazovalke v relativistični in nerelativistični kvantni mehaniki, J. Math. Phys. 27, 793 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527184

[12] Y. Aharonov, J. Oppenheim, S. Popescu, B. Reznik in WG Unruh, Merjenje časa prihoda v kvantni mehaniki, Phys. Rev. A 57, 4130 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4130

[13] T. Jurić in H. Nikolić, Čas prihoda iz splošne teorije kvantnih časovnih porazdelitev, Eur. Phys. J. Plus 137, 631 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1140/​epjp/​s13360-022-02854-w

[14] Y. Aharonov in T. Kaufherr, Kvantni referenčni okviri, Phys. Rev. D 30, 368 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.30.368

[15] Y. Aharonov, S. Popescu in J. Tollaksen, Vsak trenutek časa novo vesolje, v Quantum Theory: A Two-Time Success Story (Springer, 2014) str. 21–36.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-88-470-5217-8_3

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

[17] M. Reisenberger in C. Rovelli, Prostorsko-časovna stanja in kovariantna kvantna teorija, Phys. Rev. D 65, 125016 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevd.65.125016

[18] DN Page in WK Wootters, Evolucija brez evolucije: dinamika, opisana s stacionarnimi opazovanji, Phys. Rev. D 27, 2885 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.27.2885

[19] L. Maccone in K. Sacha, Kvantne meritve časa, Phys. Rev. Lett. 124, 110402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.110402

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

[21] R. Brunetti, K. Fredenhagen in M. Hoge, Čas v kvantni fiziki: od zunanjega parametra do intrinzične opazljive, Found. Phys. 40, 1368–1378 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10701-009-9400-z

[22] S. Das in D. Dürr, Porazdelitve časa prihoda delcev s spinom 1/2, Sci. Rep. 9, 2242 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-018-38261-4

[23] CR Leavens, Čas prihoda v kvantni in Bohmovi mehaniki, Phys. Rev. A 58, 840 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.58.840

[24] A. Ananthaswamy, Ali lahko izmerimo kvantni čas leta?, Sci. Am. 326, 1 (2022).

[25] JG Muga, RS Mayato in IL Egusquiza, Čas v kvantni mehaniki, Vol. 1 (Springer, 2008).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-73473-4

[26] G. Muga, A. Ruschhaupt in A. Campo, Čas v kvantni mehaniki, Vol. 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 in WD Phillips, Koherentno cepitev Bose-Einsteinovih kondenziranih atomov z optično inducirano Braggovo difrakcijo, 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 in W. von Klitzing, Hiperzvočni Bose–Einsteinovi kondenzati v pospeševalnih obročih, Nature 570, 205 (2019) .
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1273-5

[29] CR Leavens, Prostorska nelokalnost "standardne" porazdelitve časa prihoda, Phys. Lett. A 338, 19 (2005a).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2005.02.022

[30] CR Leavens, O "standardnem" kvantnomehanskem pristopu k časom prihoda, Phys. Lett. A 303, 154 (2002).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(02)01239-2

[31] S. Das in M. Nöth, Časi prihoda in merilna invariantnost, Proc. R. Soc. O: Matematika. Phys. inž. Sci. 477, 2250 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2021.0101

[32] IL Egusquiza, JG Muga, B. Navarro in A. Ruschhaupt, Komentar na: "O standardnem kvantno-mehanskem pristopu k časom prihoda", Phys. Lett. A 313, 498 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(03)00851-X

[33] CR Leavens, odgovor na komentar o: "O 'standardnem' kvantno-mehanskem pristopu k časom prihoda" [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 in GF Melloy, Verjetnost povratnega toka in novo brezdimenzionalno kvantno število, J. Phys. O: Matematika. Teor. 27, 2197 (1994).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​27/​6/​040

[35] KV Kuchar, Čas in interpretacije kvantne gravitacije, Int. J. Mod. Phys. D 20, 3 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0218271811019347

[36] J. Leon in L. Maccone, Paulijev ugovor, Ugotovljeno. Phys. 47, 1597–1608 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-017-0115-2

[37] BS DeWitt, Kvantna teorija gravitacije. I. Kanonična teorija, Phys. Rev. 160, 1113 (1967).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.160.1113

[38] M. Porrmann, Teže delcev in njihov razpad I, Commun. matematika Phys. 248, 269–304 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-004-1092-9

[39] R. Gambini in J. Pullin, Rešitev problema časa v kvantni gravitaciji rešuje tudi problem časa prihoda v kvantni mehaniki, New J. Phys. 24, 053011 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ac6768

Navedel

[1] Ranjan Modak in S. Aravinda, »Nehermitski opis ostre kvantne ponastavitve«, arXiv: 2303.03790, (2023).

[2] Tajron Jurić in Hrvoje Nikolić, “Pasivno kvantno merjenje: Čas prihoda, kvantni Zenonov učinek in hazarderjeva zmota”, arXiv: 2207.09140, (2022).

Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2023-03-30 12:56:20). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.

Pridobitve ni bilo mogoče Crossref citirani podatki med zadnjim poskusom 2023-03-30 12:56:18: Citiranih podatkov za 10.22331 / q-2023-03-30-968 od Crossrefa ni bilo mogoče pridobiti. To je normalno, če je bil DOI registriran pred kratkim.

Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.

Časovni žig:

Več od Quantum Journal