Wie könnte ein Teilchen isoliert werden, um Dekohärenz zu vermeiden?

Die Frage zielt auf dieses Problem ab: Wenn es eine technologische Anordnung (oder Aktion) gibt, um das Teilchen / System zu übernehmen, um es in einem kohärenten Zustand zu halten, dann hält das Feld (Kraft oder was auch immer) es davon ab, mit " ein externes System" ist es nicht selbst eine Interaktion?

Ich meine, angenommen, Sie erreichen genug Isolation, um Dekohärenz zu vermeiden.

Woher wissen Sie, dass das Teilchen noch da ist?

Danke

Ich habe mir die Freiheit genommen, Ihre Syntax zu bearbeiten, und ich hoffe, ich habe Ihre Frage nicht verschleiert. Vielleicht sollten Sie klären, von welcher Art von Kohärenz Sie sprechen. Zum Beispiel ist Laserlicht das Ergebnis der Kohärenz zwischen Millionen von Atomen und Photonen, und offensichtlich sind viele Teilchen beteiligt, sodass ihre Existenz unbezweifelbar ist.

Antworten (3)

Wenn Sie über den Bau eines Quantencomputers sprechen, dann gibt es einige Modi des Systems, die Sie isoliert halten müssen, damit Sie sicherstellen können, dass die Kohärenz dieser Modi erhalten bleibt, aber es gibt andere Modi des Systems, die Sie verwenden, um das System zu steuern, und diese sind nicht isoliert. Diese Idee wird auch in der Quantenfehlerkorrektur verwendet . Dieser Prozess verwendet eine aktive Steuerung bestimmter Modi eines Systems, um die Dekohärenz anderer Modi des Systems zu unterdrücken. Sie können sicher sein, dass das System noch vorhanden ist, indem Sie die Modi beobachten, die nicht isoliert werden müssen. Eine ähnliche Idee wird beim Bau einer Quantenlogikuhr verwendet , die die genaueste Uhr ist, die jemals gebaut wurde .

Danke für die Antwort, ich habe in der Antwort von @Peter Morgan kommentiert, dass meine Frage auf das Maßproblem abzielt. Hier sprechen Sie über Modi , ich bin den Links gefolgt, aber ich sehe keine Verweise auf Modi , vielleicht ist das die Antwort, nach der ich suche. Wie kann ein Modus manipuliert/gemessen und andere isoliert bleiben, es scheint sehr komplex. Können Sie es näher erläutern? Danke
Modi ist vielleicht nicht ganz das richtige Wort. Für die Quantenfehlerkorrektur wird der von den Qubits in einem Quantenfehlerkorrekturcode erzeugte Quantenzustandsraum als Tensorprodukt zweier Unterräume ausgedrückt, von denen einer zum Messen der Fehler und der andere zum Codieren der Informationen verwendet wird. Im Allgemeinen besteht die Idee darin, die Kontrolle über einige Freiheitsgrade des Systems zu verwenden, um andere Freiheitsgrade so zu verhalten, als ob sie isolierter wären
Shor, danke, das ist ungefähr das, was ich frage. Haben Sie Beispiele (oder einen Namen für die Websuche) für diese Art von Prozessen, ich meine, wie die Kontrolle über einige Freiheitsgrade implementiert wird?
Ich glaube, es gibt einige gute, nicht allzu technische Einführungen in die Quantenfehlerkorrektur. Ich weiß nicht, ob es Quantenlogikuhren für Ionenfallen gibt.
Danke, die Idee, nur einige Freiheitsgrade und die "Ionenfalle" zu steuern, sind für den Anfang gut genug Informationen

Es erfordert viel Kreativität, ein Experiment zu konstruieren und viele verschiedene Interaktionen in vielen verschiedenen Konfigurationen auszunutzen, daher gibt es keine einheitliche Antwort auf Ihre Frage.

Eine Quelle der Dekohärenz sind jedoch thermische Fluktuationen des EM-Feldes (der unmittelbaren Umgebung), die durch die thermischen Fluktuationen dessen angetrieben werden, was das System von experimentellem Interesse umgibt. Um die Auswirkungen der Dekohärenz zu reduzieren, können wir das System mit etwas Kaltem umgeben, sodass das EM-Feld stärker von der kalten Umgebung und viel weniger von der weiter entfernten heißeren Umgebung angetrieben wird. Wie wir verhindern, dass sich die kalte Umgebung aufheizt, und wie wir die kalte Umgebung überhaupt erst erzeugen, sind relativ moderne Erfindungswunder, die in Physikexperimenten wahrscheinlich mehrstufige Heldentaten sind. In erheblichem Maße verbessert sich mit der Verbesserung der Kältetechnik auch die Physik.

Wir können thermische Schwankungen des EM-Felds nicht vollständig eliminieren, sofern der 3. Hauptsatz der Thermodynamik empirisch gestützt wird, also ja, die Umgebung beeinflusst immer noch das System von experimentellem Interesse, aber weniger .

Interessant, ich habe darüber nachgedacht, wie unvermeidlich Strahlung, Schwerkraft und Elektromagnetismus sind, so dass die Quelle, thermische Schwankungen, ein Schlüssel ist. Meine Frage hängt mit dem Messproblem zusammen, im Sinne einer üblichen Idee, dass wir „vor“ der Messung bereits wissen, dass es dort ein Teilchen gibt, zum Beispiel im Doppelspalt, das Elektronen einzeln aussendet. Wie könnten wir wissen, dass ein einzelnes Elektron gesendet wird, wenn wir es gemessen oder gezählt haben?, oder Wie kann es gezählt oder gemessen worden sein, wenn es wurde nicht gemessen?, das klingt ein bisschen komisch für mich
@HDE Sie wissen, dass Sie in einigen Experimenten ein einzelnes Elektron aus der Synchrotronstrahlung haben, wie das Beispiel in meiner Antwort zeigt. Oder in anderen einfachen Experimenten aus einer Koinzidenzschaltung, die ein Signal gibt, dass ein Elektron passiert ist und auf das Ziel zugeht. en.wikipedia.org/wiki/Particle_detector für komplizierte.
@anna v du sagtest "..Schaltkreis, der ein Signal gibt, dass ein Elektron passiert ist", also ist das Elektron isoliert?, wie ich verstehe, was herauskommt, ist kein "Elektron" mehr, sondern ein "gezähltes Elektron", wie könnte ein Elektron isoliert sein, wenn es interagieren muss, um zu informieren, um "da zu sein"? Vielleicht ist die Antwort das Messen unabhängiger Eigenschaften, in der klassischen Physik, wenn Sie eine Masse in eine Waage legen, egal, dass die ursprüngliche Position geändert wurde, weil Sie ihr Gewicht wissen möchten, aber in der QM ist dies ein großes Problem, da die Auswahl obligatorisch sein könnte und möglicherweise vorhanden ist nicht unabhängige Eigenschaften..
@HDE Wenn eine Person einen Ball zu einer zweiten wirft und die zweite den Ball in den Korb wirft, ist es dann ein anderer Ball, der durch den Korb gegangen ist? Sie können einen einfachen Aufbau mit zwei Zählern machen und Sie wissen, dass ein Elektron vorbeigegangen ist und zu den Schlitzen gegangen ist, wo Sie einen dritten Zähler haben, der ein Elektron mit der entsprechenden Koinzidenz und Flächenabdeckung zählt. Was ist so schwer zu verstehen?
@anna v Du weißt es, Bälle sind klassische Objekte, makroskopische Eigenschaften könnten einzeln gemessen werden, ohne sie stark zu beeinflussen, aber aufgrund des Unsicherheitsprinzips können wir diese Art von Messungen nicht mit Elektronen durchführen, nachdem wir ihre Position gemessen haben, werden wir unsicher Impuls, jede Maßnahme verändert die Wellenfunktion irreversibel.
@HDE, aber es ist immer noch dasselbe Elektron. Wenn das Experiment sorgfältig durchgeführt wird, wird der Energieunterschied gering sein (deshalb werden Experimente im Vakuum durchgeführt) und die Messungen werden den Fehler des Unsicherheitsprinzips aufweisen, aber das bedeutet nicht, dass sie nicht durchgeführt werden können. Wenn Sie sich Sorgen um die Kohärenz machen, habe ich in meiner Antwort erklärt, dass die einzigen Phasen, die für ein einzelnes Teilchen aufgezeichnet werden können, mit einem Feld zu tun haben, das es beeinflusst. Kohärenz benötigt mindestens zwei Teilchen.

Als Experimentator werde ich zunächst auf diese letzte Zusammenfassung Ihrer Frage eingehen:

Woher wissen Sie, dass das Teilchen noch da ist?

Lassen Sie uns die Begriffe der Frage definieren:

Partikel.

a) In der Teilchenphysik erkennen wir an den Spuren, die es in einer Blasenkammer hinterlässt, dass ein Teilchen da war.

b) Durch die Signale löst es sich aus, wenn es passiert und ionisiert

Die Messungen haben uns gezeigt, dass wir es mit sehr kleinen Dimensionen in allen Mengen, Massen, Größen usw. zu tun haben.

Wir haben auch festgestellt, dass Teilchen der Quantendynamik und den Lösungen der entsprechenden Bewegungsgleichungen folgen.

Allgemein: Kann ich ein Teilchen einfangen und „wissen“, dass es da ist? Ich habe es nicht getan, aber es wird milliardenfach pro Sekunde an den Beschleunigern gemacht. Wenn ich mir die Mühe machen würde, ein Experiment zu entwerfen, das ein einzelnes Proton in einer magnetischen Konfiguration gefangen hat, würde ich anhand der Strahlung, die es aussenden würde, wenn es in der Magnetfalle schwingt, wissen, dass es dort war.

Wegen der sehr kleinen Werte, die mit der Existenz eines Teilchens einhergehen, hat man es jedoch normalerweise mit einem Fluss von ihnen zu einem Zeitpunkt zu tun.

Jetzt Kohärenz. Kohärenz ist der Begriff, der die quantenmechanische Lösung der Gleichungen von mehr als einem Teilchen beschreibt, und bezieht sich auf die Phasenunterschiede zwischen diesen Teilchen: dh Kohärenz bedeutet, dass diese Phasenunterschiede konstant bleiben. Als quantenmechanische Wellen beschrieben, sind die Teilchen „im Gleichschritt“. Wenn Sie nur ein Teilchen haben, wie in meinem gedanken-Experiment oben, ist die quantenmechanische Lösung bekannt und Phasen können nur in Bezug auf das Feld definiert werden. Solange meinem Proton Energie zugeführt wird, gilt diese Beschreibung.

Der Satz „Know the Particle“ sollte zu „Know the Particles“ werden.

Kohärenz wird makroskopisch beobachtet:

im Laserlicht

in supraleitenden Magneten über Kilometer Drahtlänge.

in der Suprafluidität.

All dies erfordert Millionen von Partikeln, und es sollte sich keine Frage stellen, ob sie vorhanden sind oder nicht. Die Antwort von Peter Morgan befasst sich mit der Frage der Stabilität solcher Systeme.

Jetzt vermute ich, dass Sie die Frage aus Kohärenzaussagen und der Dichtematrixformulierung stellen. Dies hat mit dem quantenmechanischen statistischen Verhalten vieler Teilchen zu tun, also wird Ihre Ein-Teilchen-Frage wieder nicht berechnet. Du solltest dir vielleicht im Kopf klarmachen, was du wirklich über Kohärenz lernen willst. Vielleicht verwirrt Sie der Dichtematrix- Formalismus?

Ich habe einige Kommentare zu anderen Antworten hinzugefügt, die das Konzept der Frage "Woher wissen Sie, dass das Partikel da ist" verdeutlichen, danke
Wie könnte ein Teilchen isoliert werden, um Dekohärenz zu vermeiden?
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