關係性量子力學

關係性量子力學

關係性量子力學是1994年由卡洛·羅威利提出,這個想法主要受到狹義相對論的激勵,並採用到約翰·惠勒對量子資訊的一些看法。

基本介紹

  • 中文名:關係性量子力學
  • 領域:計算機
簡介,量子力學詮釋,量子態,量子信息,

簡介

關係性量子力學英語:Relational quantum mechanics,RQM)是一種量子力學詮釋,此理論認為量子系統的量子態是隨觀察者而變的;也就是說,量子態是觀察者與系統之間的關係。此一詮釋最早是由卡洛·羅威利在一份1994年的預印本中提出,爾後由許多理論物理學家擴充。這個想法主要受到狹義相對論的激勵,其闡述了觀察到的細節隨不同參考系的觀察者而變,並採用到約翰·惠勒對量子資訊的一些看法。

量子力學詮釋

量子力學已通過全面、嚴謹的實驗驗證,但應該如何詮釋這些實驗結果,從此又可對大自然的根本運作方式得出如何的結論,眾說紛紜。林林總總的理解方式,統稱為量子力學詮釋。諸多學派的爭議點包括,量子力學可否理解為決定性理論,量子力學的哪些方面是“真實存在”的,等等。
物理學家和物理哲學家都對這一問題特別關注。對量子力學的詮釋,一般被視為對量子力學之數學表述的詮釋,也就是為理論中的各個數學概念賦予現實的物理意義。
波函式”、“矩陣力學”等量子理論術語的定義曾經過數個階段的發展。例如,埃爾溫·薛丁格最初把電子波函式看作是抹散於場中的電子電荷密度,而馬克斯·玻恩則把它詮釋為分布於場中的電子機率密度
哥本哈根詮釋在早期最廣為接受。隨著量子退相干概念在科學界中普及,多世界詮釋的認受性也逐漸提高。嚴格的形式論觀點認為應避諱對量子理論進行詮釋,但有科學家提出了一些可證偽實驗,如測量人工智慧意識和利用量子電腦等,有望在將來能判斷各種詮釋的真偽。
Schlosshauer等人在2011年“量子物理與現實之本質”會議上進行了一項調查,粗略地總結了1990年代至2000年代主流觀點的發展。他們亦引用了馬克斯·泰格馬克於1997年“量子理論之根本問題”會議上進行的一項相似的非正式調查。結論是,“哥本哈根詮釋依然占統治地位”,其支持率最高(42%),其次為逐漸進入主流的多世界詮釋。

量子態

量子力學里,量子態(英語:quantum state)指的是量子系統的狀態。態矢量可以用來抽像地表示量子態。採用狄拉克標記,態矢量表示為右矢{\displaystyle |\psi \rangle };其中,在符號內部的希臘字母{\displaystyle \psi }可以是任何符號,字母,數字,或單字。例如,在計算氫原子能譜時,能級與主量子數{\displaystyle n}有關,所以,每個量子態的態矢量可以表示為{\displaystyle |n\rangle }。
一般而言,量子態可以是純態混合態。上述案例是純態。混合態是由很多純態組成的機率混合。不同的組合可能會組成同樣的混合態。當量子態是混合態時,可以用密度矩陣做數學描述,這密度矩陣實際給出的是機率,不是密度。純態也可以用密度矩陣表示。

量子信息

量子信息是以量子力學基本原理為基礎,把量子系統“狀態”所帶有的物理信息,進行計算、編碼和信息傳輸的全新信息方式。
量子信息最常見的單位是為量子比特(qubit)——也就是一個只有兩個狀態的量子系統。然而不同於經典數位狀態(其為離散),一個二狀態量子系統實際上可以在任何時間為兩個狀態的疊加態,這兩狀態也可以是本徵態

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