量子退相干(量子退相干是什么意思)

量子退相干(量子退相干是什么意思)

首先,量子退相干的目的是为了解构该死的塌缩。

塌缩没有理由,很暴力,是不是?

而且,哥本哈根解释里面仪器、观察者和被测系统的界限也分割得很粗暴,系统是量子的,仪器一下子就变成宏观的。经典和量子的界限在何处?划得不清不楚。

现在,我们考虑塌缩到底是哪觉得暴力,然后解决了它。塌缩现象,无非是说本来处于相干的量子态,一下子变成确定了的态。相干性变没有了,那么相干性哪去了?

比如,量子态|Ψ>=a|0>+b|1>,你一用|0><0|或|1><1|投影算符测量它,它就塌缩为|0>或|1>态,就塌缩了。这在我们观察量子现象中的例子是:我们可以确定地看到粒子的位置(比如在感光屏上),或者确定地观察到粒子动量。或者,连续表示,粒子本来的态是|ψ>=∫ψ(x)|x>dx或|φ>=∫φ(p)|p>dp这样的叠加态,但你测量之后就好像“塌缩”到|x>或|p>态,叠加性荡然无存。

量子退相干导致了最后被测系统的约化密度矩阵具有与经典系综相同的形式。因为,变成了类似于经典系综的形式,所以你每次的测量结果都是确定的,没有相干的因素在里面,所以看起来就像是量子态塌缩了。

当然,这里还有一个偏好基的要求,就是你必须对微观客体进行一些经典量的测量,其实,我们测量的也肯定都是些经典量,这样,在这个偏好基的表象里,恰好最后被测系统的约化密度矩阵具有与经典系综相同的形式。也就是说,对一个处于叠加状态的量子态,表象是可以随意取的,取的基不同,密度矩阵的形式会不同,而恰恰你选择偏好基(也就是一些经典量),它最终的形式才会变为与经典系综的形式。

那么,你要问为什么相干的因素真的丢掉了(就是约化密度矩阵的非对角元为零)吗?其实,相干还是存在的,在被测系统与环境没有一起发生演化之前,相干在被测系统之内,但演化后,等你测量时,这是时这个相干的因素已经被环境这个巨大的自由度系统所稀释了,或者说被环境给锁定了。所以,非对角元才表现为零,具体要用约化密度矩阵的数学形式来说明。

可以说,退相干理论就是把整个宇宙作为一个大波函数演化,所以,肯定是个纯态。那么,如果要分,被观测系统和环境就是随这个大波函数演化的实体。对被观测系统观察,就是对环境取迹,那么被观测系统就变成了局部的混态,而且是其约化密度矩阵还是一个类似经典系综的形式(由于我们对被观测系统局部的考察都是取偏好基表象,就是位置或动量等物理量)。本来,在演化之初被观测系统是相干的纯态,且和环境尚未发生纠缠,但随环境一起演化后,就和环境纠缠到一起,而且相干性被稀释到环境中去了,那么对它一观察,就变成了经典系综。

当然,退相干理论还有两个问题无从解决,一个是观察者的主体性位置;一个是确定结果问题。虽然说塌缩可能不存在,但随机性或概率因素还是存在的,一次测量的结果输出还是不确定的。测量的选择,是由人来决定的,测量结果的显现,也是由人感知的,所以,人的主体性地位也不能消除。

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