Welche Prozesse verursachen den Kollaps einer Wellenfunktion und brechen die Verschränkung?

Da Sie bereits von Stern-Gerlach sprechen, vermute ich, dass der Schwerpunkt Ihrer Frage eher darauf liegt, an welcher Stelle in bestehenden experimentellen Techniken der Zusammenbruch auftritt, und nicht auf dem Erlernen bestehender Techniken. Bei Stern-Gerlach wäre das die Auslenkung, nicht das Sieb, denn hier wird der Spinwert bestimmt. Wenn ich die Frage richtig gestellt habe, lautet die allgemeine Antwort "an dem Punkt im Experiment, an dem die untersuchte Eigenschaft einen bestimmten Wert erhält und die Überlagerung endet".

Außerdem: Messen ist Interaktion mit dem untersuchten System. Es gibt nichts Besonderes, das die Messung von anderen physikalischen Prozessen unterscheidet. Dies bedeutet, dass jede Wechselwirkung des ursprünglichen Systems mit irgendetwas anderem im Universum die Wellenfunktion bricht und einen neuen Zustand vorbereitet.

Ich denke, die prägnanteste (und unterhaltsamste) Antwort war der erste Kommentar (Quelle) im ersten Ihrer Links:

Grundsätzlich muss es eine Wechselwirkung zwischen Teilchen geben, damit Beobachtungen stattfinden können, oder wie der Beitrag es weniger/mehr (?) eloquent ausdrückte, wenn ein Physiker "beobachte" sagt, ersetze es im Geiste durch "mit Scheiße getroffen".

Die Wellenfunktion kollabiert nicht. Wenn Sie eine Messung durchführen, tritt vielmehr jedes der möglichen Ergebnisse ein, aber sie sind durch Dekohärenz dynamisch voneinander isoliert und verhalten sich ungefähr wie nicht interagierende Versionen desselben Objekts – dies wird allgemein als die Viele-Welten-Interpretation der Quantenmechanik bezeichnet als umstrittenes optionales Extra behandelt, aber es ist nur eine Folge davon, die Bewegungsgleichungen der Quantenmechanik als Beschreibung dessen, wie die Welt funktioniert, ernst zu nehmen.

Die Verschränkung selbst beinhaltet, dass System 1 Informationen über System 2 hat, auf die nicht zugegriffen werden kann, außer durch direkte Interaktion oder Vergleich von Messergebnissen an ihnen (lokal nicht zugängliche Informationen):

https://arxiv.org/abs/quant-ph/9906007

https://arxiv.org/abs/1109.6223

Wenn System 2 mit einem anderen System, System 3, interagiert, dann befinden sich die lokal nicht zugänglichen Informationen nun im gemeinsamen System von System 2 und System 3. Als solches enthält System 2 allein nicht mehr die Informationen, die erforderlich sind, um Dinge vom Typ Verschränkung zu tun. Und wenn System 3 die Umgebung ist, dann ist es in der Praxis unmöglich, diese lokal unzugänglichen Informationen zurückzubekommen. Die Systeme 1 und 2 werden also effektiv entwirrt.

Angesichts der Kommentare, dass der Kollaps der Wellenfunktion immer noch nicht verstanden ist, möchte ich experimentelle Beobachtungen hervorheben.

Imo ist der Begriff "Kollaps der Wellenfunktion" ein irreführender Begriff für "Wechselwirkung" oder Messung.

Die Wellenfunktion ist nicht messbar, sie ist eine mathematische Funktion mit komplexen Zahlen, die zur Berechnung der quantenmechanischen Wahrscheinlichkeiten einer Wechselwirkung erforderlich ist. Es ist kein beobachtbarer Ballon, der zusammenbrechen kann. Nur das komplex konjugierte Quadrat einer Wellenfunktion ist beobachtbar

Nehmen Sie eine einfachere mathematische Lösung, die Parabel eines Geschosses: Ist die Parabel beobachtbar? Nur die Bewegung des Projektils ist beobachtbar. Wenn das Projektil plötzlich die Richtung ändert, werden wir nicht sagen, dass die Parabel gebrochen wurde. Wir suchen nach dem Hindernis im Weg des Projektils, dh nach einer Wechselwirkung, die die Modellfunktion verändert.

Die Messung des Spins kollabiert also die Wellenfunktion. Was tut sonst?

Die Wellenfunktion ist eine Lösung einer quantenmechanischen Differentialgleichung mit den Randbedingungen des Problems. Jede Wechselwirkung ändert die Randbedingungen, und Messungen sind Wechselwirkungen. Die Messung ergibt einen Punkt in der Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung, der gemessen werden kann, indem der Vorgang viele Male wiederholt wird.

Diese Einzelelektronen-Doppelspaltakkumulation kann eine Vorstellung davon geben, wie eine Wahrscheinlichkeitsdichte mit einzelnen Messungen zusammenhängt:

Elektronenaufbau im Laufe der Zeit

Jedes Elektron, das auf die beiden Schlitze geschossen wird, hat eine Wahrscheinlichkeit, als Punkt auf dem Schirm zu enden. Sobald es auf den Schirm trifft, wird seine Wellenfunktion nicht mehr durch die Randbedingungen "Elektron trifft auf zwei Spalte mit gegebenen Abmessungen" gesteuert. Es wurde im Sieb absorbiert, wodurch Punkte durch eine große Anzahl ionisierender Wechselwirkungen mit den Molekülen des Siebs entstehen.

Hat es einen Sinn zu fragen, ob die "Wellenfunktion zusammengebrochen" ist? In dem Moment, in dem das Elektron auf das erste Atom des Schirms trifft, wird eine neue Wellenfunktion benötigt.

Die Wellenfunktion hinterlässt ihren Abdruck in der Wahrscheinlichkeitsverteilung, die auf den späteren Folien gezeigt wird, und zeigt die Wellennatur des Elektrons, das das komplex konjugierte Quadrat der Wellenfunktion ist. Für ein einzelnes Elektron ist nur ein Punkt zu sehen.

Alle quantenmechanischen Lösungen spezifischer Randwertprobleme ergeben also Wellenfunktionen, bei denen, sobald sich die Randbedingungen durch Wechselwirkungen ändern, die alte Wellenfunktion nicht mehr gültig ist und eine neue mit den neuen Randbedingungen berechnet werden muss.