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顺序量子测量与仪器群代数

量子物理 2026-03-10 v2 数学物理 math.MP

摘要

许多最基本的可观测量——位置、动量、相位点和自旋方向——无法通过遵循正交投影后设的仪器进行测量。连续时间测量提供了解释此类可观测量的理论框架。仪器的元素构成一种称为仪器群(IG)的群。相对于IG,所有时间依赖性都包含在一种称为克洛斯算子密度(KOD)的函数中,KOD随时间演化遵循经典的Kolmogorov方程。与Lindblad主方程不同,KOD Kolmogorov方程直接表达了仪器元素(而不仅仅是整个量子通道)的演化方式。对于一般的顺序测量,仪器按序列组合的结构被证明对应于KOD的卷积。这种卷积将IG提升为一个反单纯巴拿赫代数(一种可追溯至POVM和C*-代数理论起源的结构),我们称之为仪器群代数(IGA)。IGA是KOD的“真正家园”,类似于von Neumann代的对偶是密度算子的“真正家园”。作用于IGA的算子,相当于KOD在超算子对密度算子所起的作用,称为“超算子”,其中许多重要实例被讨论。此外,讨论了各种超算子-算子 intertwining 关系,包括KOD Kolmogorov方程与Lindblad主方程之间的关系。IGA还被证明实际上具有两种不同的反单:一种被卷积超算子所尊重,另一种被量子通道算子所尊重。最后,推导了跳跃过程和更一般扩散过程的KOD Kolmogorov发生器。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.13980,
  title  = {Sequential Quantum Measurements and the Instrumental Group Algebra},
  author = {Christopher S. Jackson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.13980},
  year   = {2026}
}

备注

45 pages, 4 tables. Journal version has no table of contents so read this one