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量子统计的算子代数告诉我们关于可观测效应的客观原因的什么?

量子物理 2020-06-11 v2

摘要

量子物理只能对可能的测量结果做出统计预测,而这些预测源于一种算子代数,它从根本上不同于将概率定义为关于系统物理实在的主观信息缺失的常规定义。在本文中,我探讨算子形式体系如何通过将其本质功能刻画为对初始条件与后续观测之间因果关系的描述,来容纳数量庞大的可能态与测量。研究表明,任何对因果性的完整描述都必须涉及非正的统计元素,这些元素无法与任何直接可观测的效应相关联。非正元素的必要性由理想关联的唯一确定数学描述所证明,该描述解释了最大纠缠态、量子隐形传态与量子克隆的物理原理。因此,算子形式体系通过提供初始态与后续观测之间确定性关系的普遍有效描述,修正了因果性概念,而这种关系无法用直接可观测的测量结果来表达。相反,因果性的可辨识元素必然是非正的,因而是不可观测的。因此,算子代数的有效性表明,要对与物理对象相关的各种受不确定性限制的现象给出一致解释,只有当我们学会接受以下事实时才有可能:因果性元素无法与物理对象中可观测实在的延续相调和。

关键词

引用

@article{arxiv.2005.03822,
  title  = {What does the operator algebra of quantum statistics tell us about the objective causes of observable effects?},
  author = {Holger F. Hofmann},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2005.03822},
  year   = {2020}
}

备注

13 pages, feature article for the special issue of Entropy on Quantum Probability, Statistics and Control. Improved explanation of the U_SWAP equivalence in Eq.(11) and added comments and references in the section on quasi-probabilities