¿Cómo puede el estado cuántico del universo decoherente?

Question

La decoherencia explica cómo un estado clásico aparece una vez que la información cuántica en un estado cuántico se filtra. Pero presumiblemente, ese entorno tiene su propio estado cuántico que luego se filtra a un entorno más grande.

¿Significa esto que la decoherencia solo se puede entender localmente y no globalmente? Por ejemplo, si todo el universo está codificado en un estado cuántico, ¿cómo puede decoherer?

Answer 1

Como se mencionó en los comentarios, no hay garantía de que el estado cuántico del universo sea un concepto que tenga sentido.

Suponiendo que el universo sea descriptible por la mecánica cuántica, y asumiendo que es un sistema cuántico sin nada con qué interactuar nunca, y (lo más importante) asumiendo que todas las interacciones y evoluciones que suceden en su interior son unitarias (aunque no hay garantía de que ninguna de estas suposiciones sea lo más mínimo plausible); entonces no, probablemente no puede decoherar.

La decoherencia, como en un estado puro volviéndose mixto, solo puede ocurrir en la MQ unitaria cuando el sistema se entrelaza con algo más y insistes en mirar solo al sistema. Es fácil ver que este caso está excluido por las suposiciones.

Sin embargo, es importante tener en cuenta, que la suposición unitaria no es para nada plausible - es incompatible con el colapso de la medición, y ni siquiera empecemos con la relatividad. Y sin ella la respuesta sería: sí, claro, lo que quieras. =)

Answer 2

Creo que uno debería tener sus fundamentos en la física de la vida real.

Todos los experimentos tienen errores de medición y todos los experimentos que miden estados cuánticos tienen errores de medición. Estos pueden provenir de los instrumentos, pero también pueden ser errores de medición efectivos debido a las enormes diferencias de orden de magnitud dentro de las diversas medidas de los estados cuánticos.

Por ejemplo, en problemas potenciales simples, la gravedad debe ser tomada en cuenta al resolver la ecuación de Schrödinger, pero la diferencia en el efecto entre un potencial eléctrico y el potencial gravitacional nos permite, dentro de nuestras capacidades de medición, ignorar g y obtener resultados verificables correctos.

La decoherencia se ve mejor en el formato de matriz donde la superposición de los estados puros llena los elementos fuera de la diagonal de la matriz de densidad. En un estado completamente decoherente solo habría elementos de la matriz de densidad en la diagonal, el valor esperado de cada estado puro, que puede construir la visión clásica.

Ahora supongamos (una hipótesis) que el universo realmente podría ser descrito por una matriz de densidad así, completamente llena con precisión. Habrá enormes diferencias de orden de magnitud, haciendo prácticamente todos los elementos fuera de la diagonal dentro de los errores cero en relación con los elementos en la diagonal. Por un lado, la pequeña constante gravitacional, por otro lado, las distancias entre conglomerados de materia, y por otro lado, el pequeño valor de h (la constante de Planck), garantizarán que la decoherencia sea una realidad medible, excepto para conglomerados localizados dentro de las precisiones de h .

Answer 3

Un estado interesante (estado de termofield) es:

$$|\psi\rangle = \sum_n e^{- \frac{\beta}{2} E_n}|E_n\rangle_1|E_n\rangle_2$$

donde $1$ y $2$ son regiones separadas por un intervalo tipo espacio.

Cuando realizas una medición en la región $1$, tendrás que realizar una traza parcial en $2$, y obtendrás un estado térmico $\rho_1 = e^{-\beta E}$

Así que, incluso si la evolución del universo es unitaria (por ejemplo, con un estado entrelazado), las mediciones se hacen localmente