Самолетни двигатели Административно право Административно право на Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог“ Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидравлични системи и хидромашини История на Украйна Културология Културология Логика Маркетинг Машиностроене Медицинска психология Метали и заваръчни инструменти Метали и метали икономика Описателни 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 Социална психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория теорията на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерно производство Физика физични явления Философски хладилни агрегати 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 VKontakte Odnoklassniki My World Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Връзка между концепциите на квантовата и класическата осцилаторна система

<== предишна статия | следваща статия ==>

Основната разлика между квантовата система и класическата е, че измерването, извършено на класическа система, по принцип може да не окаже никакъв ефект върху нейното състояние, докато в случая на квантовата система това не е така. За да разберете как измерването влияе на квантовата система, е необходимо да се припомнят редица факти. Както е известно, описанието на квантова система, използваща 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, има така наречените смесени състояния, които са описани с помощта на матрицата на плътността, а не с помощта на вълновата функция (последното описание е невъзможно за смесени състояния). Това е по-общ начин за описание на квантова механична система; за чисто състояние, разбира се, също е възможно да се напише матрица за плътност; 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 си представим класическо устройство като квантов обект, след това като резултат от взаимодействието на състоянието на квантов обект и класическо устройство; системата „квантов обект“ + „класическо устройство“ е в чисто състояние. Ние обаче се интересуваме само от състоянието на квантов обект и във всеки случай не сме в състояние да контролираме напълно състоянието на класическо устройство. Състоянието на квантов обект е описано в този случай от така наречената матрица с намалена плътност и за разлика от състоянието на системата „квантов обект“ + „класическо устройство“ вече е смесено. Така първоначалното квантово състояние на обекта се оказва „унищожено“ (те казват, че в процеса на измерване настъпва „редукция (колапс) на вълновата функция“). Обърнете внимание, че смесените състояния са по същество „класически“ - система може да бъде открита с известна вероятност в едно от състоянията, но не в няколко състояния едновременно.

Без да използваме думите „устройство“ и „измерване“, можем да кажем едно и също нещо малко по-различно. При взаимодействието на квантова система със средата се губи фазовата кохерентност на състоянието - декохерентност (или декохерентност). Това съответства на изчезването на интерференционните термини в матрицата на плътността (чисто състояние се превръща в смесено). На този език фактът, че при измерване (взаимодействието на класическо устройство и квантова система) с определена вероятност намираме квантова система в едно от основните състояния, се дължи на загубата на кохерентност на квантовата система при взаимодействие с устройството.

Така виждаме дълбока връзка между понятията „измерване“ и „декохерентност“, както и връзката между прехода от квантово поведение към класическото и феномена на декохерентността. Не е необходимо да се смята, че изучаването на подобни въпроси е чисто теоретично, през последните години имаше експериментално проучване на ролята на декохерентността в квантовите измервания. В допълнение, внимателно внимание на феномена декохерентност в квантовите системи също беше привлечено, например, във връзка с проблема за създаване на квантови компютри - необходимо е да се осигурят възможно най-големи периоди на съгласуваност (сравнително казано, продължителността на живота на чисти квантови състояния), участващи в изчисленията на квантовото състояние.

Американските учени наскоро показаха, че с помощта на електрически измервания (записване на волт-амперни характеристики) е възможно да се изучи процесът на декохеренция за такава удобна квантова система като механичен осцилатор. Работата на теоретиците от Лос Аламос разглежда (при нулева температура) проста моделна система - механичен осцилатор в близост до електрически тунелен възел (фиг. 12.1).

Фиг. 12.1 Схематично представяне на моделна система.

Условията на тунелиране на електроните зависят от позицията на металната топка и по този начин трептенията на топката модулират тока през тунелния възел. При нулева температура генераторът извършва нулеви трептения; В режим на ниско напрежение осцилаторът не може да премине във възбудено състояние под въздействието на електрически ток. Въпреки това, при по-високи напрежения, приложени към съединението, по време на тунелиране на електрон, осцилаторът може да бъде възбуден (което от своя страна води до промяна в условията на тунелиране). В този случай наличието на шумов изстрел (колебанията в електрическия ток, свързани с дискретността на заряда), трябва да доведе до дехехерентност в процеса на електрически измервания и квантовата система (осцилатор) да стане ефективно класическа. Ситуацията е подобна на тази за квантова система, разположена в термостат при ненулева температура, така че можем да говорим за „ефективната температура“, която е пряко пропорционална на приложеното напрежение.

Въпреки че преходът от квантово към класическо поведение се разглежда при нулева температура, сега е възможно да се проведат такива експериментални проучвания, като се използват едноелектронни устройства, работещи при много ниски температури (millikelvins) .

Квантовият осцилатор има само една собствена степен на свобода: собствената му енергия се определя изцяло от честотата му - 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 трептения, квантовите трептения нямат амплитуда. Това свойство може да се обясни с предположението, че квантовите трептения са последователни спазматични промени само на две „квантови позиции“. Времето на квантовите трептения не е синусоид, а меандър, чийто горен и долен сегмент съответства на наличието на квантовия осцилатор в едно или друго от двете му квантови позиции, а размахът между тях по оста на ординатата няма физически смисъл. Следователно квантовият осцилатор е фундаментално нехармоничен; строго погледнато, това не е и осцилатор - би било по-правилно да го наречем квантов пулсатор.

Квантовите пулсатори са елементарните „тухли”, от които е изградена материята. Пример за квантов пулсатор е например електрон. Какво пулсира в електрона, все още не е известно; но физическото значение на квантовите пулсации на един електрон е не по-малко от това на дължината на вълната на Комптон, което точно съответства на честотата на тези пулсации.

Квантовият пулсатор изразява идеята за движението на времето в чистата му форма: промените в неговите квантови позиции могат да настъпят в една пространствена точка, без никакво движение в пространството. Пространственото движение на частици от материята изразява развитието на тази идея, такова движение е движение както във времето, така и в пространството - и е важно първоначалното движение на квантов пулсатор във времето просто да се допълва от движението на този пулсатор като цяло. По този начин се открива важно разграничение между енергията на движение на квантов пулсатор във времето и енергията на неговото движение в пространството: първата, т.е. самоенергията на квантов пулсатор винаги е присъща на нея, а втората, т.е. кинетичната му енергия не е винаги.

<== предишна статия | следваща статия ==>





Прочетете също:

Механорецептори

Изследвания на химични и биологични процеси на повърхността на конзолата. Хемисорбция на вещества с ниско молекулно тегло и повърхностни химични реакции

Сканиращ SQUID микроскоп (SSM-77)

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНА СХЕМА

Капацитивен имуносензор

Сензори за проводимост

Сканиращ SQUID микроскоп

Електронно-йонно-стимулирани процеси на повърхността на твърди вещества

Сглобяване на молекули от отделни части

Човешки сетивни системи

Методи, използващи конзолни сензори

MEMS захранващи устройства за преносими устройства

Сензори и микроакуатори

Връщане към съдържанието: Физически явления

Преглеждания: 2438

11.45.9.191 © ailback.ru Той не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно използване. Има ли нарушение на авторски права? Пишете ни | Обратна връзка .