Lanzamiento de moneda clásica/cuántica

Estoy teniendo un momento de congelación mental y me he confundido, ¡ayuda apreciada!

Moneda Clásica: Cara O cruz.

Moneda Cuántica: Superposición Cara Y Cruz.

Mecánica Clásica: Determinista (en principio, si no en la práctica) si repito el mismo experimento obtengo el mismo resultado.

Mecánica cuántica: no determinista, de ninguna manera puedo predecir si obtengo cara o cruz.

Ahora piense en alguna implementación física de una moneda cuántica, tal vez envíe un electrón al espejo, luego está en una superposición en ambos lados del espejo. Quizás reflejada (cara) con probabilidad 0,9 y transmitida (cruz) con probabilidad 0,1.

Mi pregunta es ¿existe aquí una analogía clásica? No puede ser a la vez determinista y estar de acuerdo con las probabilidades predichas por la mecánica cuántica, ¿verdad? ¿El problema es que no debería aplicar la física clásica en absoluto aquí? ¿Esta pregunta tiene algún sentido?

Respuestas (3)

1) Clásico no es equivalente a determinismo. Podrías usar probabilidades en problemas clásicos (Mecánica estadística, por ejemplo)

2) Tiene más sentido, de hecho, considerar la diferencia entre un problema probabilístico clásico y un problema probabilístico cuántico.

3) Las correlaciones cuánticas son más fuertes que las correlaciones clásicas, esto se debe a que, en mecánica cuántica, trabajamos con amplitudes complejas de probabilidades. ψ , en lugar de trabajar directamente con probabilidades pag (La relación es pag = | ψ | 2 ). Algunos resultados de experimentos no pueden explicarse mediante correlaciones clásicas.

4) Si considera, por ejemplo, un estado cuántico de superposición de 1 espín como ψ = | + z > + | z > , una medida del giro en el z El eje te dará siempre + 1 O 1 . Entonces, desde el punto de vista de la medida, es un OR , no es un AND. Tendrá un 50 % de probabilidad de medir +1 y un 50 % de probabilidad de medir -1.

Gracias por su respuesta. Sí, puede usar la probabilidad en problemas clásicos, pero esto se debe a que en la mecánica estadística no es realista calcular todas las fuerzas diferentes, en principio podría hacerlo. Si envié el electrón al espejo con la misma velocidad, el mismo ángulo, etc., siempre debería obtener la misma respuesta (clásicamente).
El electrón, como el fotón, etc. son cuantos (de campos). Por ejemplo, si conoce perfectamente el momento (por lo tanto, idem para la velocidad) del electrón, la incertidumbre sobre la posición es infinita. Entonces no puedes considerar un electrón como clásico.
La evolución de la función de onda del electrón también es completamente determinista: la ecuación de Schrödinger. Es solo que sus observables en una función de onda no son deterministas porque los instrumentos que usa para observar tienen una fase aleatoria con respecto al electrón en estudio. ¿Por qué fase aleatoria? Es solo mecánica estadística de nuevo, pero en versión cuántica.

Hay una diferencia clave entre las probabilidades en la mecánica clásica y la mecánica cuántica . En la mecánica clásica obtenemos respuestas indeterminadas cuando no se da la máxima cantidad de información sobre el estado del sistema, mientras que en la mecánica cuántica, incluso con la máxima información (por ejemplo, en el caso de que el estado sea 1 2 ( | + z > + | z > ) ) nuestra medición del sistema puede resultar en una variedad de respuestas, cada una con diferentes probabilidades asociadas. El resultado de los lanzamientos físicos de monedas no es completamente aleatorio, y la 'aleatoriedad' viene dada por la variación de las condiciones iniciales (cómo lanzamos la moneda). Si construyéramos un robot lo suficientemente preciso, podríamos hacer que lanzara monedas con la misma condición inicial y que arrojara el mismo resultado final cada vez . (Esto se debe al determinismo de la mecánica clásica de la que hablaste).

Clásicamente, las condiciones iniciales determinan el resultado final, por lo que si tuviéramos que lanzar una moneda con un rango de posiciones iniciales, momentos y giro de la moneda, la distribución de "probabilidad" resultante de los lanzamientos dependerá en general de qué rango de cada uno. de estas cantidades que toma (y por supuesto la distribución de estos valores).

No entiendo completamente su pregunta, pero espero que con esta información adicional pueda ver la respuesta que está buscando. Por favor comente si no es así y trataré de ser más útil.

Una vez que mides la propiedad de un solo electrón, colapsa. Es una aleatoriedad cuántica . Por lo tanto, no existe una analogía clásica.

Hay dos tipos de aleatoriedad:

  1. aleatoriedad clásica , desconocida porque somos vagos. (contribuir a la entropía)
  2. aleatoriedad cuántica , desconocida porque el Dios juega a los dados. (no contribuye a la entropía)

La aleatoriedad clásica ocurre durante todo el intervalo de tiempo; la aleatoriedad cuántica ocurre solo en el momento en que la función de onda colapsa.

Paradoja de entropía distinta de cero de estado puro (vea más, si está interesado en la entropía).