ШРЕДИНГЕРОВСКАЯ КОШКА И ЕЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ СОРОДИЧИ*) А. Дж. ЛеггеттВ первой части статьи кратко рассматриваются причудливые следствия попытки последовательного применения квантовой механики к макроскопическим телам, находящимся в определенных условиях (так называемый парадокс шрёдингеровской «кошки»).Этот парадокс возникает из предположения о том, что линейные суперпозиции макроскопически различных состояний, недвусмысленно предсказываемых формализмом квантовой механики, действительно существуют в природе.До недавнего времени это предположение оставалось экспериментально непроверенным.Однако достигнутый в последнее время прогресс в технологии изготовления микроструктур, в физике низких температур и контроле за уровнем шумов открыл возможность косвенных, а может быть, и прямых проверок этого предположения.В частности, такие проверки осуществимы в сверхпроводящих системах, в которых используется эффект Джозефсона.В статье описаны некоторые из этих исследований
ШРЕДИНГЕРОВСКАЯ КОШКА И ЕЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ СОРОДИЧИ*) А. Дж. ЛеггеттВ первой части статьи кратко рассматриваются причудливые следствия попытки последовательного применения квантовой механики к макроскопическим телам, находящимся в определенных условиях (так называемый парадокс шрёдингеровской «кошки»).Этот парадокс возникает из предположения о том, что линейные суперпозиции макроскопически различных состояний, недвусмысленно предсказываемых формализмом квантовой механики, действительно существуют в природе.До недавнего времени это предположение оставалось экспериментально непроверенным.Однако достигнутый в последнее время прогресс в технологии изготовления микроструктур, в физике низких температур и контроле за уровнем шумов открыл возможность косвенных, а может быть, и прямых проверок этого предположения.В частности, такие проверки осуществимы в сверхпроводящих системах, в которых используется эффект Джозефсона.В статье описаны некоторые из этих исследований
Дисперсия квантового состояния является одной из самых фундаментальных и повсеместно встречающихся величин, количественно характеризующих неопределенность, и широко используется как в классической, так и в квантовой физике. Однако всe еще существуют новые аспекты ее применения, которые ожидают своего изучения. С помощью взаимного обмена ролей переменной состояния и наблюдаемой переменной, т. е. на основе формального рассмотрения любого состояния как наблюдаемой (что имеет смысл, поскольку любое состояние априори является эрмитовым оператором) и с использованием средней (по наблюдаемым) дисперсии этого состояния, для всех спиновых когерентных состояний вводится количественная характеристика неклассичности спина относительно разложения единицы, порожденного спиновыми когерентными состояниями. Эта величина легко вычисляется и в то же время обладает различными практическими свойствами: она может интерпретироваться как дефицит чистоты, дефицит энтропии Цаллиса и дефицит квадрата нормы функции Хусими относительно квадрата нормы функции Вигнера. Обнаружены несколько интуитивных свойств этого показателя и его связь с неопределенностью распределения в фазовом пространстве. В качестве иллюстрации приведены некоторые характерные примеры. Указаны различные обобщения.
Почему чудесные выводы опытов Аспекта проистекают из отсутствия времени и пространства в системе частиц, распространяющихся с предельной скоростью. В статье предлагается радикальная реляционная интерпретация квантовой механики, объединяющая её со специальной теорией относительности на основе фундаментального факта: в собственной системе отсчёта частиц, движущихся со скоростью света (или составляющих их волновых функций), собственное время и пространство равны нулю. Квантовая неопределённость (соотношения Гейзенберга), интерференция, спонтанное излучение, виртуальные частицы и, главное, нелокальность запутанных состояний (нарушение неравенств Белла) объясняются не мистическим дальнодействием или онтологической суперпозицией, а отсутствием внутренней пространственно-временной структуры у самих квантов. Для них «здесь» и «там», «до» и «после» не существуют — частицы запутанной пары находятся в одной «точке» своей безвременной реальности. Пространство-время и причинность рассматриваются как эмерджентные явления, возникающие из каузальных цепочек квантовых взаимодействий в динамическом вакууме. Движение кванта трактуется как реляционный процесс последовательной передачи его состояния через замещение виртуальными аналогами в вакууме. Метрика пространства-времени порождается «мощностью» нулевого времени — количеством промежуточных квантовых событий в причинно-следственной цепочке. Предлагается новая онтология неметрического вакуума («безвременья») и первоматерии — потенциала комплементарных пар, реализующихся как локальные метрики. Это позволяет естественно объяснить эффект Казимира, Унруха, Хокинга, рождение Вселенной и сохранение фундаментальных зарядов без постулирования глобальной метрики или бесконечной энергии вакуума. Модель снимает классическую дилемму Белла, предлагая реляционный реализм: нелокальность оказывается артефактом попытки описать систему без учёта её собственной (нулевой) системы отсчёта. Детерминизм восстанавливается на фундаментальном уровне как реляционная актуализация мод в 9-мерном конфигурационном пространстве. Статья содержит подробный анализ конкретных квантовых явлений, критику глобальной метрики пространства-времени, новую интерпретацию квантовых вычислений и обоснование невозможности квантовых теорий сознания в макроскопических системах.
Первая не решенная до сих пор проблема теоретической физики – проблема квантовой гравитации – предполагает построение единой теории, объединяющей общую теорию относительности и квантовую теорию. До сих пор все предпринятые попытки ее построения не увенчались успехом. Но похоже, что один специфический ответ на этот вопрос существует, хотя в силу своей природы он не находился в центре внимания исследователей. Анализ логических проблем квантовой теории приводит к обнаружению общих логических оснований теории относительности и квантовой механики. Оказывается, логическая структура обеих дисциплин основывается на конструкции ортомодулярной решетки, а не булевой алгебры, характерной для классической физики. С другой стороны, учитывая, что и квантовая теория, и теория относительности представляют собой неклассические дисциплины, общая для квантовой теории и релятивистской теории ортомодулярная логическая структура, лежащая в основании квантовой логики и каузальной логики пространства-времени, может расцениваться как логическое основание неклассической науки в целом, как характерный признак неклассического типа научной рациональности, позволяющей учитывать связи между знаниями об объекте и характером средств и операций деятельности. Конструкция ортомодулярной решетки используется также и в релятивистской квантовой теории. В этом случае, как показано, например, в работе Марка Хэдли «Логика квантовой механики, выведенная из классической общей относительности» [Hadley, 1997], разумные допущения о роли измерительного прибора приводят к ортомодулярной решетке высказываний, характерной для квантовой логики. При этом ортомодулярная решетка не закладывается в основание теории, но обнаруживается в процессе исследования при детальном анализе. Она присутствует и в квантовой теории, и в теории относительности. Но может ли она лечь в основу единого формализма, дающего решение проблемы квантовой гравитации? Скорее всего, наличие ортомодулярной решеточной структуры в недрах квантовой теории и теории относительности является следствием неклассического характера этих дисциплин: отсутствие выделенной импликации (кондиционала) в ортомодулярной решетке (как показано в работе [Kalmbach, 1974], существует как минимум пять подобных кондиционалов) указывает на необходимость контроля за особенностями наших наблюдений, поскольку неявный выбор «импликативной» связи между квантовыми высказываниями способен повлиять на результаты наблюдения. DOI: 10.21146/2074-1472-2018-24-2-78-84
В данной статье рассматривается численный подход к решению зависящего от времени уравнения Шрёдингера для различных типов потенциалов, таких как потенциальная яма, гармонический осциллятор и барьерная структура. Используются методы конечных разностей и разложение по базисным функциям. Приведены результаты моделирования, демонстрирующие поведение волновой функции при различных условиях. Особое внимание уделено стабильности и точности численных алгоритмов. Результаты работы актуальны для квантовой механики, квантовой химии и моделирования наноструктур. Предложенный подход может быть использован в образовательных и исследовательских целях.
Протоколы квантовой криптографии на когерентных состояниях представляют интерес из-за простоты практической реализации. Но доказательство стойкости против всех атак для таких протоколов может быть непростым из-за затухания в линии связи, которое может быть использовано перехватчиком. В этой работе строится атака на протокол квантовой криптографии на боковых частотах, которая обобщает атаку разделением по числу фотонов. Анализируется эффективность атаки, в том числе в условиях отсутствия у перехватчика квантовой памяти.
В статье рассмотрено влияние штарковского сдвига на степень пере- путывания двух атомов с вырожденными двухфотонными переходами, пос- ледовательно пролетающих идеальный одномодовый резонатор. Рассмотрен случай, когда резонаторное поле приготовлено в вакуумном состоянии, а каждый из атомов - в когерентной суперпозиции возбужденного и основного состояний. При этом также предполагалось, что атомы пролетают резонатор за одинаковое время. На основе точного выражения для оператора эволюции исследован параметр атом-атомного перепутывания для различных значений параметров когерентности двухуровневых атомов и различных времен про- лета атомами резонатора. Показано, что штарковский сдвиг энергетических уровней может использоваться для эффективного контроля за степенью атомного перепутывания.