flying_bear: (норма)
flying_bear ([personal profile] flying_bear) wrote2017-03-24 01:00 pm

Что такое pointer states (к предыдущему)

Фундаментальный вопрос квантовой физики - это ее применимость/неприменимость к макрообъектам. Основное понятие квантовой механики - состояние (волновая функция), а основной закон - принцип суперпозиции: если два состояния системы возможны, то возможна и любая их линейная комбинация. Отсюда, в частности, следует "корпускулярно-волновой дуализм": волновое состояние можно построить как суперпозицию состояний с данной координатой, и наоборот, состояние, локализованное в пространстве, можно представить как волновой пакет. Почему в макромире не так? Почему футбольный мяч не наблюдаем в состоянии стоячей волны? И, да, парадокс шредингеровской кошки - он про это (и показывает, что соображениями об очень маленькой длине волны тут не обойдешься).

Decoherence program, предложенная Zurek'ом, Zeh'ом и другими тридцать с чем-то лет назад, говорит: все дело - во взаимодействии с окружением. На шредингеровской кошке рассеиваются молекулы воздуха, загоняя ее в определенное состояние - или живой, или мертвой (в самом крайнем случае, это будут делать фотоны реликтового излучения, от которых в нашем мире никуда не деться). Выживают не любые состояния, а особо устойчивые (Zurek назвал их pointer states). Суперпозиция таких состояний, вообще говоря, неустойчива, что и объясняет классичность достаточно больших объектов. При этом, важно, что для достаточно большой центральной системы pointer states, говоря технически, есть собственные состояния гамильтониана взаимодействия с окружением. Говоря не технически, макроскопические объекты ведут себя как частицы, а не как волны, потому что межатомное взаимодействие зависит главным образом от координат, а не от скоростей.

Так вот, мы построили (см. предыдущую запись) контрпример к этому утверждению. Все сложнее, и почему футбольный мяч не образует стоячую волну, науке опять неизвестно.

[identity profile] mirdin-emris.livejournal.com 2017-03-24 01:39 pm (UTC)(link)
Спасибо.

[identity profile] nikaan.livejournal.com 2017-03-24 03:27 pm (UTC)(link)
Поздравляю! По моему скромному мнению, это очень круто.

[identity profile] flying-bear.livejournal.com 2017-03-24 03:44 pm (UTC)(link)
Спасибо! Да нет, увы, не очень - как любое критиканство без конструктива "а что взамен".

Я Zurek'a не читал, но скажу...

[identity profile] prof-larry.livejournal.com 2017-03-24 04:56 pm (UTC)(link)
На шредингеровской кошке рассеиваются молекулы воздуха, загоняя ее в определенное состояние - или живой, или мертвой

Квантовая эволюция линейна, поэтому если начальное состояние кошки было суммой мёртвой и живой, то после её взаимодействия с чем угодно и как угодно получится сумма результата взаимодействия с этим "чем угодно" живой кошки и результата взаимодействия мёртвой кошки. Что означают Ваши (Zurek'a) слова о неустойчивости суперпозиции?

Re: Я Zurek'a не читал, но скажу...

[identity profile] flying-bear.livejournal.com 2017-03-24 05:05 pm (UTC)(link)
> Я Zurek'a не читал, но скажу..

О, это легко поправимо:

Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical
Wojciech Hubert Zurek
Rev. Mod. Phys. 75, 715 (2003) - Published 22 May 2003
http://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.75.715

Насколько понимаю, Вы физик, и в разъяснениях популяризаторов не нуждаетесь. Интересно - прочтите. Неинтересно - что мы будем друг у друга время отнимать?

[identity profile] kobak.livejournal.com 2017-03-26 02:45 pm (UTC)(link)
Речь идет о не-диагональных элементах матрицы плотности (в "выделенном" базисе из pointer states). Т.к. если в ней остались одни диагональные элементы, то такую "суперпозицию" нет никаких проблем интерпретировать классически: кошка либо живая, либо мертвая.

[identity profile] shkrobius.livejournal.com 2017-03-25 05:07 am (UTC)(link)
Все же, кажется, аргумент о том, что 16 спинов достаточно неявно предполагает быструю сходимость; остается шанс на то, что она очень медленная (скажем, как log log N) и переход возникает при очень большом числе спинов N в бане. Наверно, такую принципиальную возможность нельзя исключить численным экспериментом; всегда остается "лазейка", чтоб выкрутиться...

[identity profile] flying-bear.livejournal.com 2017-03-25 07:34 am (UTC)(link)
Мы это тщательно исследовали в более ранних работах (там есть ссылки). Если в окружении высокая связность (каждый спин взаимодействует с каждым), 16 спинов - это уже очень много. Видно это по отсутствию осцилляций в матрице плотности: чисто экспоненциальная релаксация.

Log log N должен как-то получаться аналитически, если он есть. Никаких причин для какой-нибудь аномально медленной сходимости не видно. Аналитика исследовалась в работах Ханса де Радта и Мияшиты.

[identity profile] shkrobius.livejournal.com 2017-03-26 04:14 pm (UTC)(link)
Спасибо за разъяснение. Очень неожиданный результат.

А есть у Вас какие-нибудь соображения, что в этой конкретно системе не "в порядке"? Вроде бы все очевидное исключено (специальная форма гамильтониана и т. п.). Как я понимаю, подобные модельные системы обычно дают желанное состояние. То, что мне попадалось на глаза - в термостате были осцилляторы, а не цепочки/решетки спинов.

[identity profile] flying-bear.livejournal.com 2017-03-26 08:19 pm (UTC)(link)
Я думаю, все в порядке с системой. Что-то не в порядке с теорией Zurekа и с decoherence program в целом. К ней есть и другие претензии.

С формальной точки зрения, все выводы до сих пор делались, основываясь на случаях, когда окружение - это невзаимодействующие спины либо гармонические осцилляторы (то есть, невзаимодействующие нормальные моды). Мы показали, что существенно многочастичный характер окружения важен, может сильно влиять даже на качественные результаты.

[identity profile] shkrobius.livejournal.com 2017-03-26 08:45 pm (UTC)(link)
Т.е., программа предполагает неявные требования к окружению.

Я замечал все эти осцилляторы раньше, но не задумывался о причине их популярности; полагал, что их используют для упрощения счета. Вероятно, многочастичная система может иметь коллективные моды, в которых возможно сохранить какую-то кв. информацию.

[identity profile] flying-bear.livejournal.com 2017-03-26 09:17 pm (UTC)(link)
Упрощения такого рода очень, очень опасны.

[identity profile] fizik-teoretik.livejournal.com 2017-03-27 01:50 pm (UTC)(link)
У меня никогда не доходили руки честно и внимательно разобрать ту работу по полуголографической декогеренции (https://arxiv.org/abs/1309.5855), в которой система описывается традиционно, а bath - как сильнокоррелированная голографическая теория поля. Интересно, как согласуются их результаты с вашими...

Беглый поиск "pointer states" по тексту показал следующее: "the pointer states are not exactly stable under the ‘environmental’ disturbance (since we do not take h -> 0 limit), therefore the pointer basis of the density matrix is not invariant during the decoherence process."

[identity profile] flying-bear.livejournal.com 2017-03-27 02:48 pm (UTC)(link)
Да, это интересно. Надо посмотреть.

Что такое pointer states (к предыдущему)

[identity profile] livejournal.livejournal.com 2017-03-26 02:48 pm (UTC)(link)
User [livejournal.com profile] sspr referenced to your post from Что такое pointer states (к предыдущему) (http://sspr.livejournal.com/838604.html) saying: [...] Оригинал взят у в Что такое pointer states (к предыдущему) [...]

[identity profile] comutator.livejournal.com 2017-03-27 07:33 pm (UTC)(link)
Я не очень хорошо себе представляю,как можно поставить эксперимент с футбольным мячом - стоячей волной. Но вот лет 10-12 назад Цайлингер провел эксперименты с дифракцией достаточно сложных объектов - фуллеренов, фторированных фуллеренов и очень несимметричных биомолекул. И пучки молекул вели себя как волны при дифракции на щели или на 2х щелях. Там речь не о нескольких спинах. Молекулы большие, боле того, они достаточно горячие, во внутренних степенях свободы - много энергии, фуллерен вообще невозможно охладить по вращениям в рамках имеющихся техник. И тем не менее, они показали дифракционную картинку. Я какое-то время думал, что вообще есть сильное противоречие с большим количеством экспериментов на пересекающихся молекулярных пучках - там-то всегда наблюдалось взаимодействие частиц, а не волн, пока не понял, что противоречие - кажущееся, как построена система детектирования, так она и работает.

[identity profile] flying-bear.livejournal.com 2017-03-27 09:07 pm (UTC)(link)
Спасибо. (Голосом Леонида Ильича) "Мне уже докладывали".
Edited 2017-03-27 21:12 (UTC)

[identity profile] comutator.livejournal.com 2017-03-27 09:36 pm (UTC)(link)
Ну и хорошо, что Вы знаете. Для меня не всегда понятно, говорю я о факте, известном даже Леониду Ильичу или вещаю заунывно из параллельной вселенной. Так вот, мне кажется, дифракционная картинка из этих опытов сообщает не только о том, что траектория каждой молекулы - не траектория, а результат суперпозиции всех возможных траекторий, но и том, что внутреннее состояние молекулы(набор всех соответствующих квантовых чисел) - тоже находится в состоянии кота Шредингера, пока молекула не прилипла к детектору.

[identity profile] flying-bear.livejournal.com 2017-03-28 06:05 am (UTC)(link)
Нет, там сложнее. См., например: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.90.210401
И еще много всего.