En los mecánicos de Quantum, el decoherence del quántum del es el mecanismo por el cual los sistemas de quántum obran recíprocamente con sus ambientes para exhibir la característica probabilistically aditiva del comportamiento-uno de la física clásica - y para dar el aspecto derrumbamiento de Wavefunction. Decoherence ocurre cuando un sistema obra recíprocamente con su ambiente, o cualquier sistema externo complejo, de una manera tan irreversible que asegure diversos elementos en la superposición de Quantum Wavefunction de system+environment puede interferir termodinámico no más con uno a. Decoherence ha sido un tema de la investigación activa para las dos décadas pasadas.
Decoherence no proporciona un mecanismo para un derrumbamiento real de la función de onda ; proporciona algo un mecanismo para el aspecto derrumbamiento del wavefunction. La naturaleza del quántum del sistema es simplemente " leaked" en el ambiente de modo que todavía exista una superposición total del wavefunction, pero existe más allá del reino de la medida.
Decoherence representa un problema grave para la realización práctica de las computadoras de Quantum puesto que éstos confían pesadamente en la evolución imperturbada de las coherencias del quántum.
Mecanismos
Decoherence no es un nuevo marco teórico, sino que por el contrario un sistema de las nuevas perspectivas teóricas en las cuales el ambiente se no hace caso no más en el modelado de sistemas. Para examinar cómo el decoherence funciona nos presentaremos un " intuitive" modelar (que requiere una cierta familiaridad con los fundamentos de la teoría de quántum) la fabricación de analogías entre los espacios de fase clásicos visualisable y los espacios de Hilbert antes de presentar una derivación más rigurosa de cómo el decoherence destruye los efectos de interferencia y el " nature" del quántum; de sistemas, en la notación de Dirac. Entonces el acercamiento de la matriz de densidad será presentado para la perspectiva (hay muchas maneras diferentes de entender decoherence).
Cuadro del espacio de fase
Un sistema de la N-partícula se puede representar en mecánicos de quántum no relativistas por un Wavefunction, el , que tiene analogías con el espacio de fase clásico . Un espacio de fase clásico contiene una función con valores reales en las dimensiones 6N (cada partícula contribuye 3 coordenadas espaciales y 3 ímpetus), mientras que nuestro " quantum" el espacio de fase contiene una función complejo-valorada en un espacio dimensional 3N (puesto que la posición y los ímpetus no conmutan ) pero puede todavía heredar mucha de la estructura matemática de un espacio de Hilbert . Aparte de estas diferencias, sin embargo, la analogía se sostiene.
Diversos sistemas previamente aislados, no-que obran recíprocamente ocupan diversos espacios de fase, o podemos decir alternativo que ocupan subespacios diversos, bajo-dimensionales en el espacio de fase del sistema común. El que la dimensionalidad eficaz de de un espacio de fase de sistema es el número de grados de la libertad presente que-en no relativista modelo-es 3 veces el número de las partículas libres del de un sistema. Para un sistema macroscópico esto será una dimensionalidad muy grande. Cuando dos sistemas (y el ambiente ser un sistema) comienzan a obrar recíprocamente, aunque, sus vectores de estado asociados se obligan no más a los subespacios, sino que por el contrario al vector de estado combinado tiempo-desarrolla una trayectoria a través del " un volume" más grande;, cuya dimensionalidad es la suma de las dimensiones de los dos subespacios. (Pensar, por analogía, de un cuadrado (2.a superficie) extendido por apenas una dimensión (una línea) para formar un cubo. El cubo tiene un mayor volumen, en un cierto sentido, que su cuadrado y línea componentes hachas.) La importancia de esto es que el grado que dos vectores interfieren con uno a es una medida de cómo " close" están el uno al otro (formalmente, su traslapo o producto escalar del espacio de Hilbert junto) en el espacio de fase. Cuando un sistema junta a un ambiente externo la dimensionalidad de, y por lo tanto el " volume" disponible, para el vector de estado común aumenta enorme-cada grado ambiental de la libertad contribuye una dimensión adicional.
El wavefunction del sistema original se puede ampliar como suma de elementos en una superposición del quántum, de una manera absolutamente arbitraria. Cada extensión corresponde a una proyección del vector de onda sobre una base, y las bases se pueden elegir en la voluntad. Elijamos cualquier extensión donde los elementos resultantes obran recíprocamente con el ambiente de una manera elemento-específica; tales elementos -con abrumar probabilidad-son separados rápido de uno a por su evolución unitaria natural del tiempo a lo largo de sus propias trayectorias-tan independientes mucho de hecho que después de que una interacción muy corta allí casi esté ninguna ocasión de cualquier interferencia más otra y del proceso sea con eficacia el irreversible; los diversos elementos se convierten en con eficacia " lost" de uno a en el espacio de fase ampliado creado por el acoplador con el ambiente. Los elementos del sistema original se dicen para tener decohered . El ambiente ha seleccionado con eficacia hacia fuera esas extensiones o descomposiciones del vector de estado original que decohere (o perder la coherencia de la fase) con uno a. Esto se llama " ambiental-inducido-superselection", o Einselection . Los elementos decohered del sistema exhiben no más interferencia del quántum entre uno a, como pudo ser visto en un Doble-rajan el experimento . Cualquier elemento que el decohere de uno a vía interacciones ambientales reputa quántum enredó con el ambiente. (Observar el inverso no es verdad: no todos los estados enredados decohered de uno a.)
Cualquier aparato de medición, en este modelo, actúa como ambiente desde cualquier aparato de medición o el aparato, en una determinada etapa a lo largo de la cadena de medición, tiene que ser bastante grande ser leído por los seres humanos; debe poseer un número muy grande de grados de libertad ocultados. En efecto las interacciones se pueden considerar para ser las medidas del quántum. Como resultado de una interacción, las funciones de onda del sistema y el aparato de medición se convierten en enredados con uno a. Decoherence sucede cuando diversas porciones del wavefunction del sistema se enredan en maneras diferentes con el aparato de medición. Para dos elementos einselected del estado de sistema enredado a interferir, el sistema original y la medición en dispositivo de ambos elementos deben traslaparse perceptiblemente, en el sentido del producto escalar . Pues hemos visto si el aparato de medición tiene muchos grados de libertad, es el mismo poco probable para que éste suceda.
Por consiguiente, el sistema se comporta como conjunto estadístico clásico de los diversos elementos algo que como sola superposición coherente de Quantum de ellos. De la perspectiva del aparato de medición de cada miembro del conjunto, el sistema aparece tener irreversible se derrumbó sobre un estado con un valor exacto para las cualidades medidas, concerniente a ese elemento.
Notación de Dirac
Usar la notación de Dirac, dejar el sistema inicialmente estar en el dondedonde el s un einselected la base ( del del e nvironmentally en duced la base seleccionada del eigen de, la primera interpretación ocultada acertada de las variables de los mecánicos de quántum. Decoherence entonces fue utilizado por el Hugh Everett en 1957 para formar la base de su interpretación de los Mucho-mundos. Sin embargo el decoherence fue no hecho caso en gran parte durante muchos años, y no hasta los años 80 /90s hizo las explicaciones decoherent-basadas del aspecto del derrumbamiento del wavefunction llega a ser popular, entre la mayor aceptación del uso del &mdash reducido de las matrices de densidad ; más allá del reino de la medida. Así el decoherence, como interpretación filosófica, las cantidades algo similar a los mucho-mundos se acerca.
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