Модель квантовых измерений | |
| Модель демонстрирует процесс измерения квантового состояния частицы (красный вектор |φ⟩) в двумерном базисе прибора (синие векторы |a⟩ и |b⟩). Базис — это координатные оси прибора в пространстве состояний частицы. Каждая ось соответствует одному из двух возможных результатов измерения — a или b. Примером подобных измерений может служить измерение спина электрона по осям "вверх" и "вниз" или измерение поляризации фотона по осям "вертикальная" и "горизонтальная".
При квантовом измерении состояние частицы изменяется — происходит редукция (также известная как коллапс волновой функции) к одной из осей прибора. Вектор состояния как бы падает на одну из осей. При этом вероятность "упасть" на каждую ось (и получить соответствующий результат измерения) равна квадрату проекции вектора состояния на эту ось. На картинке проекции изображены фиолетовыми пунктирными линиями. Обозначим проекцию на ось |a⟩ буквой x, а проекцию на |b⟩ — буквой y. Тогда вероятность получить результат a при измерении будет равна x2, а вероятность получить b — y2. Поскольку вероятность получить хоть какой-то результат измерения равна единице, то x2 + y2 = 1. А это не что иное, как уравнение единичной окружности. Поэтому всякое (двумерное) квантовое состояние соответствует точке единичной окружности и может быть записано как линейная комбинация векторов |a⟩ и |b⟩ с коэффициентами x и y: |φ⟩ = x⋅|a⟩ + y⋅|b⟩. Вы можете менять базис прибора и состояние частицы, чтобы увидеть, как измерения работают в разных конфигурациях. Для наглядности также приводится разложение базиса прибора и состояния частицы в некотором фиксированном базисе по осям |0⟩ и |1⟩, хотя эти цифры не оказывают прямого влияния на результат измерения. Вероятности результатов зависят только от того, как выглядит состояние частицы в базисе прибора. | |
|
Восстанавливать автоматически Восстановление состояния упрощает многократные измерения. В реальности исходное состояние после измерения теряется, и для повторного измерения обычно нужна новая частица в таком же состоянии. |
|