¿Es correcto decir una partícula cuántica en dos "Estados" al mismo tiempo?

Question

En los medios populares, e incluso en los libros de introducción es común decir que los objetos cuánticos que se caracteriza por la no-intuitiva de la noción de ser en dos o más estados propios en "el mismo tiempo".

Un ejemplo acerca de la computación cuántica (http://www.newsweek.com/quantum-computing-ibm-580751)

Mientras que los ordenadores tradicionales poner los bits 0 y 1 de las configuraciones para calcular los pasos, un qubit puede ser 0 y 1 al mismo tiempo.

No es esta la definición de un engaño para el público en general? Para mí, la superposición no es acerca de dos o más estados propios que coexisten al mismo tiempo, es sólo un fenómeno físico que es matemáticamente conveniente cuando se trata de sistemas probabilísticos.

Soy consciente de que hay mucha controversia, incluso en la interpretación filosófica de la mecánica cuántica en sí, que no es mi enfoque para discutir las diversas interpretaciones que aquí.

Así que, basándose en los fundamentos de la mecánica cuántica, es correcto decir que "autoestados" "conviven" en el mismo tiempo? Es el medio de comunicación y el sentido común incorrecta o es sólo un conveniente ingenuo aproximación?

Answer 1

Sí, es incorrecto decir que coexisten. Es mejor decir que el estado cuántico es una combinación de los dos autoestados. Creo que transmite un significado similar a un laico, mientras que también siendo más correcto técnicamente.

Estados cuánticos son combinaciones lineales de los estados propios de los observables. Son vectores, y que existen en un espacio vectorial y vector de hacer cosas como añadir y punto-producting (en realidad, que existen en un producto interior espacio para hacer el braket decir algo pero eso es por-el-by).

Usted nunca diría que un vector 2D como $\vec{r} = \frac{1}{\sqrt{2}}\left(\mathbf{x} + \mathbf{y}\right)$ apunta en la '$\mathbf{x}$' la dirección y el '$\mathbf{y}$' al mismo tiempo. Se podría decir que el vector es una combinación de la '$\mathbf{x}$ " y "$\mathbf{y}$ ' las direcciones. Dependiendo de cómo se mire el vector, puede proyectarlo en $x$-eje o $y$-eje. Esto se corresponde, precisamente, a la proyección de los operadores en mecánica cuántica (cosas como $|0\rangle\langle0|$).

Answer 2

En mi opinión es un error, y la semántica en la confusión comenzó con el gato de Schrödinger está vivo y muerto al mismo tiempo.

La confusión con el gato de Schrödinger viene de hacer un sofisticado detector de un animal vivo. Lo que se está midiendo con la apertura de la caja y la búsqueda de un gato muerto es un solo punto de medición en la mecánica cuántica probabilidad de que el núclido a la descomposición, un calculable estado. Un tiro de la mecánica cuántica dados. Uno tendría muchas cajas para medir la distribución, y muchos gatos muertos.

Todo lo que sabemos sobre el núclido es que está en un estado excitado y tiene una probabilidad de caries.

En el ejemplo en cuestión, el qubit tiene una probabilidad de ser cero o uno, determinado por cálculos mecánica cuántica. Sólo una interacción/medición en un momento dado puede decidir qué estado se encuentra. En mi ejemplo del gato de la interacción es el de la desintegración nuclear (a partir del veneno).

Answer 3

1) Si hay algo (un qubit o cualquier otra cosa) que es igual para ambos $0$$1$, al mismo tiempo, entonces $0=1$. Creo que podemos decir que este es, sin ambigüedades, de plano mal, y no necesita nada más que decir. Voy a decir un poco más de todos modos.

2) El estado de una partícula , por definición, contiene todo lo que hay que saber sobre la partícula. Esto hace imposible , por definición, para una partícula a ocupar más de un estado en un momento.

3) Cada estado de cada sistema cuántico es (en varias formas!) una superposición (es decir, una suma) de otros estados en exactamente el mismo sentido que el entero $8$ es una superposición de $3$$5$. El número de planetas es $8$. La mayoría de nosotros no queremos expresar esto diciendo que el número de planetas es tanto $3$ $5$ simultáneamente. Por supuesto, usted puede ir por ahí diciendo esas cosas si quieres, pero nadie va a entender.

Answer 4

No es esta la definición de un engaño para el público en general? Para mí, la superposición no es acerca de dos o más estados propios que coexisten al mismo tiempo, es sólo un fenómeno físico que es matemáticamente conveniente cuando se trata de sistemas probabilísticos.

La mecánica cuántica no es principalmente acerca de los sistemas probabilísticos. La plaza emplitudes de los estados, a veces, obedecer las reglas de la probabilidad, pero a menudo romper estas reglas:

https://arxiv.org/abs/math/9911150.

Soy consciente de que hay mucha controversia, incluso en la interpretación filosófica de la mecánica cuántica en sí, que no es mi enfoque para discutir las diversas interpretaciones que aquí.

Usted tiene mal entendido mal la situación relativa a "interpretaciones" de la mecánica cuántica, los físicos suelen hacer. Las cuentas de la mecánica cuántica que decir que es una partícula en dos estados a la vez están más cerca de la marca de sus ideas actuales.

Diferentes "interpretaciones" son, en el mejor de los diferentes cuentas de lo que está sucediendo en la realidad. Muchas de esas cuentas no son acerca de la mecánica cuántica. Más bien, se acerca completamente diferentes teorías físicas que la hacen diferente de las predicciones, por ejemplo, - las predicciones de la teoría de la onda piloto no coinciden con las de la mecánica cuántica:

https://arxiv.org/abs/1510.03508

Una teoría que da cuenta de cómo funciona el mundo de la mecánica cuántica y la hace diferente de las predicciones difícilmente puede ser descrito como una interpretación: es una física distinta de la teoría. No estoy de acuerdo con la teoría de la onda piloto, pero que tiene potencial para ser un competidor viable. El GRW teoría y otras teorías físicas de la cuenta de colapso estamos en el mismo barco.

El Copenhague y estadística interpretaciones son sólo una mala filosofía, vestida como la física. Negar u ocultar la necesidad de una explicación de lo que está sucediendo en la realidad. Esta es una cuestión filosófica, pero como muchas de estas cuestiones es también una cuestión de importancia práctica inmediata. Las personas piensan que la filosofía es algo de pastel en el cielo una tontería, pero eso es cierto sólo de la mala filosofía, como la filosofía subyacente en la de Copenhague y estadístico de las interpretaciones. Sin una cuenta de lo que está sucediendo en la realidad, es imposible establecer o entender los experimentos correctamente. Para ver un ejemplo, consulte la innecesaria confusión sobre si o no que la mecánica cuántica es local:

https://arxiv.org/abs/1109.6223

https://arxiv.org/abs/quant-ph/9906007

Sólo hay una interpretación de la mecánica cuántica en sí mismo, e implica la interacción de múltiples versiones de un mismo sistema, ordenados en estructuras que aproximadamente se asemejan a el universo descrito por la física clásica:

https://arxiv.org/abs/quant-ph/0104033.

Las diferentes versiones de interactuar, lo que hace que el mundo sea más complicada que la de una que no interactúan colección de universos paralelos. Sin embargo, la interpretación correcta no implica varias versiones del mismo sistema que puede estar en diferentes lugares, por lo que el artículo de divulgación es mucho más cerca de la marca de sus ideas, que son sólo recicla el instrumentalismo.