Lo que experimento apoya el axioma de que la cuántica operaciones son reversibles?

Question

Entre los axiomas de la mecánica cuántica hay un axioma que dice que las transformaciones de un estado cuántico necesita ser continua, lineal y reversible (y esto, junto con los otros axiomas resultados unitarios de los operadores).

¿Cuál es el más sencillo experimento que confirma la necesidad de que este axioma, en particular, la reversibilidad de las operaciones?

Tal vez otra manera de expresar esto es: lo que experimento muestra que definitivamente no podemos simplemente usar clásica de probabilidad (y probabilística de operaciones) para el modelo de la mecánica cuántica?

Answer 1

Un lugar para buscar relativamente evidencia directa es en las secciones transversales de tiempo invertido nuclear y física de partículas reacciones. Por ejemplo, la comparación de $$A + n \to B + \alpha $$ con $$B + \alpha \to A + n$$ siempre muestra la misma (dependiente de la energía) de las secciones transversales para ambas direcciones donde estas reacción puede realizarse entre estados fundamentales de los núcleos (o incluso de larga duración meta-estable estados excitados).

De la misma manera con protones alfa y protones-neutrones reacción pares.

Answer 2

Tiempo de evolución se rige por una relación. La ecuación de Schrödinger dice $$i\hbar \frac{\partial}{\partial t} \Psi=\hat H \Psi.$$

El hecho de que $\hat H$ es auto adjunto y hay un $i$ en el lado izquierdo significa que la norma no cambia por lo que dos ortonormales estados unidos estancia ortonormales como evolucionan. Por lo tanto no puede enviar dos estados diferentes para el mismo estado, y por tanto la evolución es reversible.

Cada experimento pone a prueba las predicciones de la ecuación de Schrödinger. La doble rendija tiene una partícula libre $\hat H$, por lo que los cambios de fase en una tarifa fija dependiendo de la ruta a pie. Lo que conduce a la interferencia, que es lo que observamos cuando hacemos el experimento. Otras situaciones diferentes Hamiltonianos, pero cada uno muestra la ecuación de Schrödinger de trabajo.

De hecho, cada aspecto de cómo la utilizamos muestra no cambia la norma. Por ejemplo, cuando obtenemos las frecuencias de los distintos resultados, el hecho de que la suma de las frecuencias de a uno en dos momentos diferentes es debido a que la evolución era la norma de la preservación.

Así que necesitamos de una manera totalmente diferente de la teoría, si no fuera reversible, pues muchos aspectos son la base de que sea reversible.

Answer 3

La mecánica cuántica concibe la "física" de las transformaciones en los sistemas físicos representados en unitario de los operadores. Estas transformaciones van desde operaciones sencillas como un mundial de rotación, a los complejos microscópico de operaciones como el operador de Schrödinger que da tiempo de evolución

Pero las transformaciones unitarias no agotan la lista de las transformaciones que se pueden realizar en física de un sistema cuántico. Las mediciones, por ejemplo, no son ni unitario, ni determinista, y a pesar de algunos casos especiales como el retraso de la cuántica-borrador de experimentos, que en general son irreversibles

Así que, para responder a tu pregunta, cualquier axioma que pretende imponer sólo operaciones unitarias en el sistema cuántico, es simplemente ignorando flagrantemente las mediciones

Ciertos libros de texto tratan de evitar la conclusión de que las mediciones intrínsecamente no-operaciones unitarias por confundirlos con la decoherencia. El problema con la equiparación de la medición con la decoherencia es que la decoherencia sólo puede eliminar la interferencia de los términos de un quantum de la densidad de la matriz, pero la distribución de las probabilidades todavía están allí. Cuando se hacen las mediciones, no se ve la distribución de probabilidad, sino que los autovalores, y cada medición es intrínsecamente irreversible