Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Свързване на концепции за квантови и класически колебателни системи

<== предишна статия | следващата статия ==>

Основната разлика между квантовата система и класическата система е, че измерването, извършено по класическа система, по принцип не може да има ефект върху неговото състояние, докато в случая на квантова система това не е така. За да разберем как измерването влияе на квантовата система, е необходимо да си припомним редица факти. Както е известно, описанието на квантовата система с помощта на вълновата функция не винаги е възможно, но само за така наречените чисти състояния, когато състоянието на системата може да бъде представено като линейна суперпозиция на някои основни състояния.

В допълнение към чистите състояния съществуват така наречените смесени състояния, които са описани с помощта на матрица на плътността и не използват вълнова функция (последното описание за смесени състояния е невъзможно). Това е по-общ начин за описване на квантовата механична система; За чисто състояние, разбира се, можете също да напишете матрицата на плътността, тя ще се различава от матрицата на плътността на смесеното състояние чрез наличието на допълнителни (интерференционни) термини.

Процесът на измерване е взаимодействието на квантова система с "класическо устройство". Формално, можем да представляваме класическо устройство като квантов обект, след това като резултат от взаимодействието на състоянието на квантовия обект и класическото устройство; системата “квантов обект” + “класическо устройство” е в чисто състояние. Ние обаче се интересуваме само от състоянието на квантовия обект и във всеки случай не можем да контролираме напълно състоянието на класическия инструмент. В този случай състоянието на квантовия обект се описва от така наречената редуцирана матрица на плътността и за разлика от състоянието на системата, „квантовият обект“ + „класическо устройство“ вече е смесен. Така първоначалното квантово състояние на обекта се „унищожава” (казва се, че в процеса на измерване се получава „редукция (колапс) на вълновата функция”). Забележете, че смесените състояния са по същество „класически“ - системата може да бъде открита с определена вероятност в едно от състоянията, но не и в няколко състояния едновременно.

Без да се използват думите "устройство" и "измерване", човек може да каже едно и също нещо малко по-различно. Когато квантовата система взаимодейства с околната среда, има загуба на фазова кохерентност на държавата - декохеренция (или декохеренция). Това съответства на изчезването на интерференционни членове в матрицата на плътността (чистото състояние се превръща в смесено състояние). В този език, при измерването (взаимодействието на класическото устройство и квантовата система), с известна вероятност намираме квантовата система в едно от основните състояния, поради загубата на кохерентност на квантовата система при взаимодействие с устройството.

По този начин виждаме дълбока връзка между понятията „измерение” и „декогеренция”, както и връзката на прехода от квантово поведение към класическо поведение с феномена на декогеренцията. Не е необходимо да се мисли, че изучаването на такива въпроси е чисто теоретично, през последните години има и експериментално проучване на ролята на декогеренцията в квантовите измервания. Освен това вниманието към явлението декохеренция в квантовите системи се привлича, например, във връзка с проблема за създаването на квантови компютри - необходимо е да се осигурят възможно най-дълги времена на съгласуване (условно казано, време на живот на чисти квантови състояния), включени в квантовите изчислителни състояния.

Американски учени наскоро показаха, че с помощта на електрически измервания (регистриране на характеристики на токовото напрежение) може да се изследва процесът на декогеренция за такава удобна квантова система като механичен осцилатор. В работата на теоретиците от Лос Аламос се разглежда простата моделна система (при нулева температура) - механичен осцилатор в близост до електрическия тунелен възел (фиг. 12.1).

Фиг. 12.1 Схематично представяне на моделната система.

Условията за тунелиране на електроните зависят от позицията на металната топка и по този начин колебанията на топката модулират тока през тунелния възел. При нулева температура осцилаторът извършва нулеви колебания; в режим на ниско напрежение осцилаторът не може да премине в възбудено състояние под действието на електрически ток. Въпреки това, при по-високи напрежения, приложени към прехода, електронният осцилатор може да бъде възбуден по време на тунелирането на електроните (което от своя страна води до промяна в тунелните условия). В същото време, наличието на изстрелян шум (колебания на електрически ток, свързани с дискретност на заряда) трябва да доведе до декохеренция в хода на електрическите измервания, а квантовата система (осцилатор) ефективно става класическа. Ситуацията е подобна на тази за квантова система, разположена в термостат при ненулева температура, така че можем да говорим за "ефективна температура", която е пряко пропорционална на приложеното напрежение.

Въпреки че преходът от квантово към класическо поведение се разглежда при нулева температура, вече е възможно да се проведат подобни експериментални изследвания с използване на едноелектронни устройства, работещи при много ниски температури (миликелвини) .

Квантовият осцилатор има само една степен на свобода: собствената му енергия е напълно определена от нейната честота - по формулата на Планк. Класическият осцилатор има две собствени степени на свобода: неговата енергия зависи не само от честотата, но и от амплитудата на трептенията. За разлика от класическите колебания, квантовите колебания нямат амплитуда. Това свойство може да се обясни с предположението, че квантовите осцилации са последователни резки промени само на две “квантови позиции”. Временното развитие на квантовите осцилации не е синусоида, а меандър, чиито горни и долни сегменти съответстват на престоя на квантовия осцилатор в една от двете му квантови позиции, а разстоянието между тях по ордината няма физически смисъл. Следователно квантовият осцилатор е фундаментално нехармоничен; строго погледнато, това също не е осцилатор - би било по-правилно да го наречем квантов пулсатор.

Квантовите пулсатори са елементарните „тухли“, от които се изгражда веществото. Пример за квантов пулсатор е например електрон. Какви импулси в електрона все още не са известни; но физическият смисъл на квантовите пулсации на електрона е не по-малък от този на неговата комптонова дължина на вълната, която точно съответства на честотата на тези пулсации.

Квантовият пулсатор изразява идеята за движение във времето в чиста форма: промените в нейните квантови позиции могат да се появят в една пространствена точка, без никакво движение в пространството. Пространственото движение на частиците на материята изразява развитието на тази идея, такова движение е движение както във времето, така и в пространството - и е от съществено значение първоначалното движение на квантовия пулсатор във времето просто да бъде допълнено от движението на този пулсатор като цяло. Така се открива важна разлика между енергията на движение на квантовия пулсатор във времето и енергията на нейното движение в пространството: първо, т.е. самоенергията на квантовия пулсатор винаги е присъща на него, а втората, т.е. кинетичната му енергия не винаги е.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Преобразуватели на биохимични реакции в аналитичен сигнал

Субективно сетивно възприятие. Абсолютен праг на усещане. Диференциален праг. Праг на дискриминация. Законът на Уебър. Законът на Вебер-Фехнер. Скалата на Стивънс. Всяка допирна система

Принципът на работа на сканиращия тунелен микроскоп

Принципи на конструиране и особености на функционирането на електромеханични квантови колебателни системи

Физически основи на приложението на явлението свръхпроводимост в измервателните уреди

Електронен парамагнитен резонанс (EPR)

Устройството и принципът на работа на ACM

Особености на физиката на нелинейните процеси в сложни динамични системи

Приложение на явлението свръхпроводимост в измервателната техника

Трансформация на енергията на стимула в рецепторите. Потенциал на рецептора. Абсолютен праг. Продължителност на усещането. Адаптация на рецептора.

Странично спиране

Връщане към съдържанието: Физически явления

Видян: 2146

11.45.9.55 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .