以历史动机为引导的量子测量导论
量子物理
2019-09-30 v1 物理学史与哲学
摘要
我们提供了一份量子测量理论的导论，以 John von Neumann 模型所起的关键作用为中心。该导论面向量子力学基础领域外的学生和研究人员，并在历史背景下进行阐述。我们首先解释了量子理论中测量问题的起源和含义，以及为什么它不存在于经典物理学中。我们对作用量子化进行了按时间顺序的回顾，并解释了这如何导致对原子现象中可测量内容的连续限制，直到量子力学正统解释的确立。导致这些限制的量子系统与经典仪器之间的明确分离，在 von Neumann 的量子测量范式模型中被颠覆；我们解释了该模型的概念，同时提供了将其应用于新问题所需的数学工具。我们展示了该模型在讨论量子力学解释中的重要性，及其在现代应用中如何依然具有相关性。特别是，我们详细解释了如何用它来描述弱测量及其带来的惊人结果。我们还讨论了 von Neumann 测量模型的局限性，并解释了如何用 POVM 和 Kraus 算子来克服这些局限性。我们提供了处理这些广义测量并从中推导主方程所需的数学工具。最后，我们通过计算量子 Zeno 效应，展示了这些工具如何应用于研究问题。
引用
@article{arxiv.1908.03949,
title = {An introduction to quantum measurements with a historical motivation},
author = {Leonardo Andreta de Castro and Olímpio Pereira de Sá Neto and Carlos Alexandre Brasil},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.03949},
year = {2019}
}