¿Cómo podría aislarse una partícula para evitar la decoherencia?

La pregunta apunta a este problema: si hay algún arreglo tecnológico (o acción) para hacerse cargo de la partícula/sistema para mantenerlo en un estado coherente, entonces el campo, (fuerza o lo que sea) evita que interactúe con " un sistema externo" ¿no es en sí mismo una interacción?

Quiero decir, suponiendo que alcances suficiente aislamiento para evitar la decoherencia.

¿Cómo sabes que la partícula todavía está allí?

Gracias

Me tomé la libertad de editar su sintaxis y espero no haber oscurecido su pregunta. Tal vez debería aclarar de qué tipo de coherencia está hablando. Por ejemplo, la luz láser es el resultado de la coherencia entre millones de átomos y fotones y, obviamente, hay muchas partículas involucradas, por lo que su existencia es indudable.

Respuestas (3)

Si está hablando de construir una computadora cuántica, entonces hay algunos modos del sistema que debe mantener aislados para asegurarse de que se conserve la coherencia de estos modos, pero hay otros modos del sistema que necesita. utilizan para controlar el sistema, y ​​estos no están aislados. Esta idea también se utiliza en la corrección de errores cuánticos . Este proceso usa control activo en ciertos modos de un sistema para suprimir la decoherencia de otros modos del sistema. Puede estar seguro de que el sistema todavía está allí observando los modos que no necesitan ser aislados. Se utiliza una idea similar para construir un reloj lógico cuántico , que es el reloj más preciso jamás construido .

Gracias por la respuesta, he comentado en la respuesta de @Peter Morgan que mi pregunta apunta al problema de la medida. Aquí hablas de modos , he seguido los enlaces pero no veo referencias a los modos , tal vez esa sea la respuesta que estoy buscando. ¿Cómo se puede manipular/medir un modo y mantener otro aislado? Parece muy complejo. ¿Podrías explicarlo más? gracias
Los modos pueden no ser la palabra correcta. Para la corrección de errores cuánticos, el espacio de estado cuántico generado por los qubits en un código de corrección de errores cuánticos se expresa como el producto tensorial de dos subespacios, uno de los cuales se usa para medir los errores y el otro se usa para codificar la información. En general, la idea es usar el control sobre algunos grados de libertad del sistema para hacer que otros grados de libertad se comporten como si estuvieran más aislados.
Shor, gracias, eso es más o menos lo que estoy preguntando. ¿Tiene algún ejemplo (o un nombre para hacer búsquedas en la web) para este tipo de procesos, es decir, cómo se implementa el control sobre algunos grados de libertad ?
Creo que hay algunas buenas introducciones no demasiado técnicas a la corrección de errores cuánticos. No sé si hay para relojes lógicos cuánticos de trampa de iones.
Gracias, la idea de controlar solo algunos grados de libertad y la "trampa de iones" son información lo suficientemente buena para comenzar

Hay mucha creatividad en la construcción de un experimento, explotando muchas interacciones diferentes en muchas configuraciones diferentes, por lo que no hay una respuesta única para todos.

Sin embargo, una fuente de decoherencia son las fluctuaciones térmicas del campo EM (el entorno inmediato), que son impulsadas por las fluctuaciones térmicas de todo lo que rodea el sistema de interés experimental. Para reducir los efectos de la decoherencia, podemos rodear el sistema con algo frío, de modo que el campo EM esté más impulsado por el entorno frío y mucho menos por los entornos más cálidos que están más lejos. Cómo evitamos que el entorno frío se caliente, y cómo creamos el entorno frío en primer lugar, son milagros de invención relativamente modernos, que en los experimentos de física probablemente sean hazañas de varias etapas. En cierta medida, a medida que mejora la tecnología de refrigeración, también mejora la Física.

No podemos eliminar totalmente las fluctuaciones térmicas del campo EM, en la medida en que la tercera ley de la termodinámica esté empíricamente respaldada, por lo que sí, el entorno aún afecta el sistema de interés experimental, pero menos .

Interesante, estaba pensando en lo inevitable que es la radiación, la gravedad, el electromagnetismo, por lo que la fuente, las fluctuaciones térmicas, es clave, mi pregunta tiene que ver con el problema de la medida, en el sentido de una idea habitual de que "antes" de hacer la medida, ya sabemos que hay una partícula ahí, por ejemplo en doble rendija, enviando electrones de uno en uno ¿Cómo podemos saber que se envía un solo electrón si lo hemos medido o contado?, o ¿Cómo se puede haber contado o medido si no fue medido?, eso me suena un poco raro
@HDE Sabes que tienes un solo electrón de la radiación de sincrotrón en algunos experimentos, como el ejemplo en mi respuesta. O de un circuito de coincidencia que da una señal de que un electrón ha pasado y se dirige hacia el objetivo, en otros experimentos simples. en.wikipedia.org/wiki/Particle_detector para los complicados.
@anna v dijiste "... circuito que da una señal de que ha pasado un electrón", entonces ¿Está aislado el electrón?, Según tengo entendido, lo que sale ya no es "un electrón" sino un "electrón contado", ¿Cómo podría un electrón? estar aislado si necesita interactuar para informar y "estar ahí"? Quizás la respuesta es medir propiedades independientes, en física clásica cuando colocas una masa en una balanza sin importar que la posición original se modifique porque quieres saber su peso, pero en QM es un gran problema porque elegir podría ser obligatorio y tal vez hay no propiedades independientes..
@HDE Si una persona le lanza una pelota a otra y la segunda arroja la pelota a la canasta, ¿es una pelota diferente la que atravesó la canasta? Puede hacer una configuración simple con dos contadores y sabe que pasó un electrón y se dirigió a las rendijas donde tiene un tercer contador que cuenta un electrón con la cobertura de área y coincidencia adecuada. ¿Qué es tan difícil de entender?
@anna v Lo sabes, las bolas son objetos clásicos, las propiedades macroscópicas se pueden medir una a la vez sin afectarlas mucho, pero debido al principio de incertidumbre no podemos hacer ese tipo de medidas con electrones, después de medir su posición ganamos incertidumbre en impulso, cada medida cambia la función de onda de forma irreversible.
@HDE pero sigue siendo el mismo electrón. Si el experimento se hace con cuidado, la diferencia de energía será pequeña (por eso los experimentos se hacen en el vacío) y las medidas tendrán el error del principio de incertidumbre, pero eso no significa que no se puedan realizar. Si te preocupa la coherencia, he explicado en mi respuesta que las únicas fases que se pueden registrar para una sola partícula tendrán que ver con cualquier campo que la afecte. La coherencia necesita al menos dos partículas.

Como experimentador, primero abordaré este último resumen de su pregunta:

¿Cómo sabes que la partícula todavía está allí?

Definamos los términos de la pregunta:

Partícula.

a) En física de partículas sabemos que una partícula estuvo allí por las huellas que deja en una cámara de burbujas.

b)Por las señales que emite a su paso y se ioniza

Las mediciones nos han demostrado que tratamos con dimensiones muy pequeñas en todas las cantidades, masa, tamaño, etc.

También hemos encontrado que las partículas siguen la dinámica cuántica y las soluciones de las ecuaciones de movimiento apropiadas.

Generalmente: ¿puedo atrapar una partícula y "saber" que está ahí? No lo he hecho, pero se está haciendo miles de millones de veces por segundo en los aceleradores. Si me tomara la molestia de diseñar un experimento que haya atrapado un solo protón en una configuración magnética, sabría que está allí por la radiación que emitiría al oscilar en la trampa magnética.

Sin embargo, por lo general, debido a los valores muy pequeños que acompañan a la existencia de una partícula, uno trata con un flujo de ellos a la vez.

Ahora coherencia. Coherencia es el término que describe la solución mecánica cuántica de las ecuaciones de más de una partícula, y se refiere a las diferencias de fase entre esas partículas: es decir, coherencia significa que esas diferencias de fase permanecen constantes. Descritas como ondas mecánicas cuánticas, las partículas están "en el paso". Si solo tiene una partícula, como en mi experimento gedanken anterior, se conoce la solución mecánica cuántica y las fases solo se pueden definir con respecto al campo. Mientras se suministre energía a mi protón, esta descripción se mantendrá.

La frase "conoce la partícula" debe convertirse en la frase "conoce las partículas".

La coherencia se observa macroscópicamente:

en luz láser

en imanes superconductores, a lo largo de kilómetros de longitud de cable.

en superfluidez.

Todo esto requiere millones de partículas y no debería surgir ninguna duda de si están ahí o no. La respuesta de Peter Morgan aborda la cuestión de la estabilidad de tales sistemas.

Ahora sospecho que está haciendo la pregunta a partir de declaraciones de coherencia y la formulación de matriz de densidad. Esto tiene que ver con el comportamiento estadístico de la mecánica cuántica de muchas partículas, por lo que nuevamente, su pregunta de una partícula no se computa. Tal vez debería aclarar en su cabeza lo que realmente quiere aprender sobre la coherencia. ¿ Quizás el formalismo de la matriz de densidad te confunde?

He agregado algunos comentarios sobre otras respuestas que aclaran el concepto de la pregunta "¿cómo sabes que la partícula está allí?", gracias