Ny kvantesandsynlighedsregel tilbyder et nyt perspektiv på bølgefunktionskollaps

Kvanteteori er stærkt baseret på sandsynligheder, da måling af et kvantesystem ikke giver det samme resultat hver gang, men i stedet giver et af mange udfald, der hver opstår med en vis sandsynlighed. Nu i et nyt blad, fysikere har præsenteret en ny kvantesandsynlighedsregel for at tildele sandsynligheder til måleresultater, eller begivenheder, der i det væsentlige kombinerer to af de vigtigste kvantesandsynlighedsregler (Born-reglen og bølgefunktionskollapsreglen) til én.

Fysikerne, Sally Shrapnel, Fabio Costa, og Gerard Milburn, ved University of Queensland i Australien, har udgivet et papir om den nye kvantesandsynlighedsregel i New Journal of Physics .

En af de vigtigste sandsynlighedsregler i kvanteteorien er Born-reglen, som giver sandsynligheden for, at en måling giver en bestemt hændelse. Imidlertid, tingene bliver en smule mere komplicerede, når man forudsiger på hinanden følgende begivenheder. Selvom det i klassiske scenarier er muligt at tildele fælles sandsynligheder til på hinanden følgende hændelser ved hjælp af konditionering, i kvantescenarier er dette ikke muligt, da hver måling nødvendigvis forstyrrer systemet. Så i kvantemekanikken, tilstanden skal opdateres med denne nye information efter hver måling.

For at opdatere staten, en "statsopdateringsregel" eller "sammenbrudsregel" anvendes. I det nye blad, fysikerne forklarer, at denne opdatering dybest set er en "ad hoc ingrediens, "da det er introduceret som et aksiom (som ikke kan bevises), og er en helt adskilt enhed fra Born-reglen. Selvom denne yderligere regel fungerer godt til praktiske formål, det giver problemer med at forstå kvanteteoriens sande natur – især, for fortolkninger af kvanteteori som et udsagn om viden om virkeligheden, snarere end af virkeligheden selv.

For at løse disse problemer, fysikerne foreslår og beviser en samlet sandsynlighedsregel, som de kalder "Quantum Process Rule." De viser, at denne regel er mere fundamental end Born-reglen, som både Born-reglen og staten opdaterer, eller kollapse, regel kan udledes af denne nye regel - dvs. opdateringsreglen behøver ikke at blive introduceret selvstændigt. I modsætning til Born-reglen, kvanteprocesreglen kan tildele fælles sandsynligheder til på hinanden følgende begivenheder.

En af de interessante implikationer af at vise, at bølgefunktionskollaps følger af den nye sandsynlighedsregel, er, at det antyder, at kollapset ikke behøver at blive betragtet som et grundlæggende aspekt af kvanteteorien. Denne implikation tilbyder et alternativt perspektiv på bølgefunktions kollaps, samt en ny forståelse af kvanteteoriens natur.

"Hovedbetydningen af ​​arbejdet er, at vi udleder en enkelt, forenet sandsynlighedsregel, der subsumerer både Born-reglen og kollapsreglen, " Shrapnel fortalte Phys.org. "Det betyder, at man ikke længere behøver at forklare bølgefunktionskollaps i form af en fysisk proces, men kan i stedet se denne del af formalismen som blot et tilfælde af klassisk probabilistisk betingning. Det er denne sidstnævnte mulighed, der betyder, at vi kan betragte kvantetilstanden som om vores viden snarere end en direkte beskrivelse af den fysiske virkelighed."

© 2018 Phys.org