Wie findet man optische Spielzeugmodelle verschränkter quantenmechanischer Systeme?

Ich habe kürzlich die Vorlesungen von Arnold Neumaier über die Aufdeckung klassischer Aspekte der Quantenmechanik gelesen:

In "8. Simulation der Quantenmechanik" wird ein optisches Modell vorgestellt, das auf der Kohärenztheorie zweiter Ordnung der Maxwell-Gleichungen basiert. Auch wenn ich dieses Modell einigermaßen verstehen kann, würde ich erstmal einfachere optische Spielzeugmodelle bevorzugen. Es wäre schön, explizite Randbedingungen zu haben, und eine Beschränkung auf (quasi-)monochromatisches Licht könnte das intuitive Verständnis eines solchen Systems erleichtern.

Ich denke zum Beispiel, dass eine komplexe Überlagerung von polarisierten monochromatischen ebenen Wellen, die sich in z-Richtung nach oben oder unten bewegen, verwendet werden könnte, um ein originalgetreues optisches Modell eines 2-Qubit-Quantensystems zu erstellen. (Die hier verwendeten periodischen Randbedingungen können in einem tatsächlichen physikalischen Experiment nicht wirklich reproduziert werden, aber das beunruhigt mich im Moment nicht.) Das erste Qubit wäre der komplexe Grad, in dem sich die ebene Welle nach oben oder unten bewegt, und die Das zweite Qubit wäre der komplexe Grad, in dem die ebene Welle x- oder y-polarisiert ist. Doch welche Maße sind bei so einem Spielzeugmodell erlaubt? Die durchschnittliche Intensität kann natürlich gemessen werden, aber kann auch der durchschnittliche Poynting-Vektor gemessen werden? Sind destruktive Messungen wie das Einsetzen eines Polarisationsfilters in das System erlaubt? Gibt es eine Möglichkeit, dem Messvorgang in einem solchen optischen Modell ein stochastisches Element (Born-Regel) hinzuzufügen?

Natürlich sollte ich die meisten dieser Fragen selbst erarbeiten können, aber ich frage mich, ob Leute wie Arnold Neumaier nicht schon so einfache optische Spielzeugmodelle ausgearbeitet und die Details irgendwo online gestellt haben ...

Dies wurde noch nicht getan, außer vielleicht etwas in einem Artikel von Neumaier, einem einfachen Experiment mit versteckten Variablen . es wird für unmöglich gehalten (z. B. aufgrund der Nichtlokalität der Glocke), aber wahrscheinlich für ein falsches „Barriere/No-Go“-Verständnis/-Interpretation aufgrund eines fast hundertjährigen Missverständnisses von QM, das seinen Ursprung in der Bohr/Kopenhagen-Interpretation hat. sind soundmodels auch ok für dich? ein paar Ideen dazu haben und nach Mathe-/Physik-Experten suchen, um sie auszuarbeiten, zB im Physik-Chat
@vzn In der Tat scheint dieses Papier von Arnold Neumaier meine Frage zu beantworten. Ich habe auch keine Probleme mit soliden (akustischen) Modellen, warum sollte ich?
@vzn Solange Sie davon überzeugt sind, dass die Modelle von Arnold Neumaier (oder Ihre Ideen) revolutionäre Nicht-Mainstream-Physik sind (was sie nicht sind, sie sind sowohl Mainstream als auch nicht revolutionär), würde ich es vorziehen, nicht mit Ihnen darüber zu diskutieren physik.se (nicht einmal chatten). Die Community hier ist gegen Nicht-Mainstream-Physik oder gegen das, was sie als Nicht-Mainstream-Physik wahrnimmt. Und wenn Sie immer wieder behaupten, es sei revolutionär, wie könnten sie es dann nicht als „Nicht-Mainstream“ wahrnehmen?
weiter im Chat
Ich habe diesen Beitrag erst jetzt gesehen.... Ich bin nie zur dritten Vorlesung gekommen. Aber ich habe einen Bericht über Stokes 'klassische Ansicht des Qubit von 1852 in physicalforums.com/insights/a-classical-view-of-the-qubit geschrieben. Dieser enthält oben einen Link zu viel mehr über die thermische Interpretation.

Antworten (2)

Doch welche Maße sind bei so einem Spielzeugmodell erlaubt?

Die Grundannahme sollte sein, dass zeitliche Schwankungen so schnell sind, dass nur Mittelwerte über die Zeit gemessen werden können. Da die Lichtgeschwindigkeit so groß ist, sollte es trotzdem möglich sein, an verschiedenen Orten im Raum zu messen.

aber kann auch der durchschnittliche Poynting-Vektor gemessen werden?

Warum nicht? Es mag schwierig sein, ein zerstörungsfreies Messgerät dafür zu beschreiben, aber es sollte im Prinzip messbar sein.

Sind destruktive Messungen wie das Einsetzen eines Polarisationsfilters in das System erlaubt?

Endgültig. Ob Polarisation nur destruktiv gemessen werden kann, ist eine andere Frage.

Gibt es eine Möglichkeit, dem Messvorgang in einem solchen optischen Modell ein stochastisches Element (Born-Regel) hinzuzufügen?

Es scheint keinen natürlichen Weg zu geben, aber vielleicht ist das eine gute Sache. Es zeigt, dass es Systeme gibt, die alle Axiome und Annahmen des quantenmechanischen Formalismus erfüllen, ohne auch die (stochastische Version der) Born-Regel zu erfüllen. Ähnlich wie beim Parallelpostulat in der euklidischen Geometrie zeigt dies, dass die Bornsche Regel nicht allein aus den anderen Axiomen und Annahmen abgeleitet werden kann.

Ein Grund für diese Antwort ist, dass das fehlende stochastische Element eigentlich eine gute Sache sein könnte. Der andere Grund ist, dass die "Beschränkung auf (quasi-) monochromatisches Licht" aus der Frage im Wesentlichen der Forderung entspricht, dass alle Quantenzustände das gleiche Energieniveau haben. Eine Motivation, sich mit optischen Spielzeugmodellen zu befassen, war die Verstrickung in ein leicht verständliches Modell. Da meine Lehrbücher Verschränkung und Quantencomputer in einer statischen Umgebung behandeln, ohne die Energieniveaus zu berücksichtigen, war es nur natürlich, dass mir (quasi-)monochromatisches Licht vorzuziehen schien. Da die Energieniveaus aber die zeitliche Entwicklung der Phasen bestimmen, könnten sie in der Praxis eine wichtige Einschränkung für das Quantencomputing darstellen, wenn es nicht möglich sein sollte, mehrere Energieniveaus vollständig zu vermeiden.

Licht IST das Spielzeugmodell der Quantenmechanik. Das vielleicht technisch einfachste quantenmechanische Experiment, das ich kenne, ist das Doppelspaltexperiment mit Licht und es ist extrem einfach zu replizieren, sogar mit Haushaltsmitteln (wir können in einer unabhängigen Frage über mögliche experimentelle Aufbauten sprechen).

Was Dr. Neumaiers sehr verzerrte Sichtweise auf die Physik angeht ... Ich würde vorschlagen, dass er SEHR SORGFÄLTIG über den Grund nachdenken sollte, warum wir es Quantenmechanik und nicht TEILCHEN-Mechanik nennen. Nachdem ich einen Teil dieser Broschüren gelesen habe, habe ich das definitive Gefühl, dass er keine gute Quelle für eine Einführung in QM ist. Diese Skripte sind in Bezug auf Physik enorm verwirrt, und ehrlich gesagt denke ich, dass sie voller technischer Fehler und Fehlinterpretationen sind. Tatsächlich denke ich, dass er in diesen Dokumenten mehr mit den Dämonen seines Missverständnisses der Physik zu kämpfen hat, als dass er "lehrt".

Diese Vorträge sind definitiv keine "Einführungen", aber das bedeutet nicht, dass sie enorm konfus sind. Sie verwenden fortgeschrittene Fachsprache und Werkzeuge, ohne auch nur zu versuchen, sie richtig einzuführen. Für die mir bekannten Werkzeuge kann ich Ihnen versichern, dass die Vorlesungen sie richtig angewendet haben. Die fortschrittlichen Werkzeuge, die er verwendet, sind der Grund, warum ich einfachere Modelle bevorzugen würde ... Die Perspektiven von Prof. Dr. Arnold Neumaier mögen aus physikalischer Sicht verzerrt erscheinen, aber ihr mathematischer Inhalt ist gut genug für alle praktischen Zwecke ...
@ThomasKimpel: Ich werde darüber nicht mit dir diskutieren. Ich sagte mein Stück. Sie können andere Physiker nach der offensichtlichen Verwirrung eines Mathematikers (?) über Physik in diesen "Vorlesungen" fragen. Wie gesagt, die einfachsten „Mustersysteme“ des QM finden Sie in jedem echten Einführungslehrbuch zum Thema QM. Bitte konsultieren Sie die Bibliothek. Wenn Sie Ratschläge wünschen, wie Sie einfache quantenmechanische Experimente mit Licht mit einfachen Mitteln wiederholen können, zu denen jeder in der entwickelten Welt Zugang hat, helfe ich Ihnen gerne weiter.
"Über mögliche Versuchsaufbauten können wir in einer eigenständigen Frage sprechen": Was meinst du? Ich habe diese Frage sorgfältig geschrieben, um zu beschreiben, was ich gerne wissen möchte, warum ich es gerne wissen möchte und an welchem ​​​​Punkt ich feststecke. Die Punkte, zu denen ich Hilfe bräuchte, sind also die folgenden "Aber welche Maße sind bei einem solchen Spielzeugmodell zulässig?" Bevor ich diese Frage geschrieben habe, habe ich Jan-Markus Schwindt „Tutorium Quantenmechanik“, Gernot Münster „Quantentheorie“ und Jochen Pade „Quantenmechanik zu Fuß“ ausführlich konsultiert. Mir war nicht bewusst, dass dies keine echten Lehrbücher sind.
@ThomasKlimpel: Ich weiß, was Sie geschrieben haben, und ich habe Ihnen die Perspektive eines Experimentators gegeben, der seine gesamte experimentelle Karriere damit verbracht hat, an quantenmechanischen Systemen zu arbeiten. Wenn Sie wissen wollen, was QM wirklich ist, machen Sie sich mit einer Lichtquelle und einigen Objekten, die sie streuen, schmutzig. DAS ist QM. Darüber nachzudenken, ob Photonen "lokalisierbare Teilchen" sind oder nicht, ist keine QM. Es sind die Gedanken eines Mannes, der, INHO, die Physik-Lehrbücher einfach nicht sorgfältig gelesen hat. Zu deiner Buchauswahl kann ich nichts sagen. Nochmals, wenn Sie QM bei der Arbeit "sehen" möchten, ist das ganz einfach.
-1 . Das Schreiben mit Großbuchstaben macht Ihre Behauptungen nicht richtiger. Ich denke, der erste Teil Ihrer Antwort reicht aus, um eine Antwort auf die Frage zu geben (auch wenn die ursprüngliche Frage anscheinend nicht beantwortet wird). Die folgende persönliche Tirade auf Neumaier und sein Verständnis von Physik und was Physik nach Ihrer eigenen Überzeugung sein sollte, erscheint mir fehl am Platz.
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