Interpretación de la incertidumbre después de mediciones no ideales en QM

Las respuestas a preguntas como esta analizan cómo las mediciones reales conservan la incertidumbre debido a las limitaciones de nuestros instrumentos.

¿Es esta incertidumbre cuántica o clásica?

Si es clásica, es decir, la función de onda realmente colapsa en un solo estado propio pero debido a nuestra instrumentación no podemos detectar exactamente cuál y necesitamos usar estadísticas/estados mixtos para modelar nuestra incertidumbre clásica, como se sugiere aquí, esto parece muy poco físico ya que sugiere, por ejemplo, que después de observar el momento de una partícula, incluso con incertidumbre de medición sobre el estado propio de momento particular, está verdaderamente (ignorando las condiciones de contorno) en un estado propio de momento único y deslocalizado con igual probabilidad en todo el espacio.

Esto, por supuesto, no es lo que experimentamos en la vida cotidiana. Puedo observar el momento de las partículas e, incluso con una enorme incertidumbre de medición, no verlas inmediatamente deslocalizadas en todo el espacio como se esperaría si mi observación realmente colapsara la función de onda en un solo estado propio de momento.

Si esta incertidumbre es cuántica, y las observaciones en realidad solo agudizan las funciones de onda alrededor de un estado propio particular mientras retienen las contribuciones de los estados propios "cercanos", parecería que necesitamos nuevos operadores correspondientes a este fenómeno de agudización. Proyectar con nuestros operadores existentes, que colapsan las funciones de onda en estados propios únicos, no nos brinda la nitidez que estamos buscando. ¿Cómo arreglamos nuestros operadores para que la regla de Born y otros postulados de QM aún se apliquen, mientras hacemos que la proyección sea consistente con nuestros estados agudizados pero aún con múltiples estados propios?

Respuestas (1)

¿Es esta incertidumbre cuántica o clásica?

La incertidumbre de medida es clásica, estimada con mecánica estadística clásica, etc.

Si es clásica, es decir, la función de onda realmente colapsa en un solo estado propio pero debido a nuestra instrumentación no podemos detectar exactamente cuál

El "colapso" es una forma descuidada, en mi opinión, de decir que las nuevas condiciones de contorno debido a la medición necesitarán una nueva solución de función de onda.

Si estamos hablando de estados propios del operador cantidad de movimiento, las ondas planas están definidas hasta el infinito y la probabilidad de medir la cantidad de movimiento sería prácticamente cero.

Te estás perdiendo el concepto de paquetes de ondas . Si queremos modelar una partícula real mientras atraviesa la cámara de burbujas, tendríamos que usar un paquete de ondas para describirla. Por lo tanto, ya no es una función "eigen", el impulso tiene una extensión.

Aquí hay una foto de la cámara de burbujas, donde la ubicación de las partículas que salen del vértice básico, que es la interacción mecánica cuántica en estudio, se ven como partículas clásicas, las pequeñas burbujas de ionización dejan su carga en la cámara, la huella.

burbujac

No necesitamos usar la descripción del paquete de ondas al medir el momento, porque los errores de medición en el espacio son órdenes de magnitud mayores que la distribución de probabilidad espacial del paquete de ondas que describe mecánicamente la partícula cuántica (piense en la incertidumbre de Heisenberg). Así que tratamos las partículas cargadas con ecuaciones electrodinámicas clásicas y las pérdidas de energía clásicamente, y medimos los momentos de la curvatura en el campo magnético impuesto. Acumulamos eventos como el anterior en grandes números estadísticos para estudiar las secciones transversales mecánicas cuánticas de interacciones y decaimientos.

Las soluciones de funciones propias habituales pertenecen a soluciones simples de ecuaciones mecánicas cuánticas de sistemas ligados, y sus funciones de onda no se pueden medir, solo los espectros que tienen un ancho de la incertidumbre de energía mecánica cuántica de los niveles propios.

Las funciones de onda no son medibles, solo se pueden medir las distribuciones de probabilidad dadas por el complejo conjugado al cuadrado.

Puedo observar el momento de las partículas e, incluso con una enorme incertidumbre de medición, no verlas inmediatamente deslocalizadas en todo el espacio como se esperaría si mi observación realmente colapsara la función de onda en un solo estado propio de momento.

Este es un malentendido en el caso de la función propia del operador de cantidad de movimiento, como se describe anteriormente. Los estados únicos se pueden definir en las soluciones de las ecuaciones mecánicas cuánticas. Las funciones de onda del átomo de hidrógeno que dan los espectros únicos no son ondas planas. Las funciones propias pueden tener varias formas.

En realidad, las soluciones de ondas planas de las ecuaciones diferenciales mecánicas cuánticas se utilizan para construir la Teoría cuántica de campos, que nos permite calcular secciones transversales y decaimientos para interacciones de partículas y sobre la cual se construye el modelo estándar de física de partículas .

QFT necesita estudios de posgrado.

La última oración con un enlace al MIT parece un poco innecesaria.
@MannyC es un curso abierto