Объективная оценка коллапса волновой функции

Среди специалистов по квантовой механики есть разные точки зрения на коллапс, или редукцию волновой функции, происходящий при измерении. Этот процесс является нелинейным и стохастическим, поэтому не может описываться линейным и детерминистичным уравнением Шредингера. Многие считают, что коллапс - это некий эпифеномен, кажущийся процесс, обусловленный формированием альтернативных ветвей классической реальности.

Но есть и модели физического, или объективного коллапса: в них волновая функция действительно подвергается нелинейной эволюции, которая при определенных условиях может схлопывать суперпозицию состояний в одно-единственное состояние, отвечающее результату измерения. Эти модели должны предсказывать нелинейную динамику волновой функции только для достаточно больших объектов, приближающихся к макроскопическим, а для малых объектов влияние нелинейных эффектов должно быть пренебрежимо малым. Такое условие накладывает ограничения на параметры моделей, иногда довольно жесткие.

Одна из самых популярных моделей объективного коллапса - это модель Джирарди-Римини-Вебера, в которой волновая функция либо в случайные моменты времени, либо непрерывно подвергается случайным нелинейным «встряскам», стремящимся локализовать частицы в пространстве. Другая популярная модель авторства Пенроуза и Диози предполагает коллапс волновых функций частиц из-за их взаимодействия с собственным гравитационным полем.

В этой работе предлагается использовать микромеханический резонатор, связанный со сверхпроводниковым кубитом, для обнаружения объективного коллапса. Колебания небольшого металлического стержня приводят к изменениям квантовой эволюции связанного с ним кубита. Обе упомянутые выше модели объективного коллапса предсказывают локализацию колеблющегося стержня в пространстве, что должно проявляться как дополнительное - по сравнению с обычными тепловыми процессами - ускорение декогеренции квантового состояния соответствующего осциллятора.

Самое главное - сделать так, чтобы стержень был достаточно массивным, чтобы для него эффекты коллапса были уже заметными. Но при этом обычная декогеренция - за счет его взаимодействия с окружением - должна быть достаточно слабой, чтобы эффекты коллапса были заметными на ее фоне. Авторы показывают, что этого, в принципе, можно добиться, хотя не все варианты моделей объективного коллапса (подразумевающие разные ограничения на величины своих параметров) можно подтвердить или исключить в таком эксперименте.

https://arxiv.org/abs/2110.15180v2

Источник: arxiv.org

Комментарии: