[논문 리뷰] Interaction with a pre and post selected environment and recoherence

Benni Reznik|arXiv (Cornell University)|1995. 01. 31.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 3인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 초기 및 후행 선택된 환경과 상호작용하는 개방 양자 시스템의 역학을 조사하며, 이러한 시스템은 일반적으로 밀도 행렬로 기술될 수 없음을 보여준다. 대신, 두 상태(TS) 형식이 완전한 기술을 제공하며, 시스템은 수정된 리우빌 방정식을 통해 초기 순수 TS에서 혼합 TS로, 다시 최종 순수 TS로 진화한다. 이는 재코herency 및 조건부로 디코herence 억제를 가능하게 한다.

ABSTRACT

The interaction of an open system $\s$ with a pre- and post-selected environment is studied. In general, under such circumstances $\s$ can not be described in terms of a density matrix, {\it even when $\s$ in not post-selected}. However, a simple description in terms of a two-state (TS) is always available. The two-state of $\s$ evolves in time from an initially `pure' TS to a `mixed' TS and back to a final `pure' TS. This generic process is governed by a modified Liouville equation, which is derived. For a sub-class of observables, which can still be described by an ordinary density matrix, this evolution generates recoherence to a final pure state. In some cases post-selection can even suppress any decoherence.

연구 동기 및 목표

• 환경가 동시에 초기 및 후행 선택된 경우 개방 양자 시스템의 역학을 이해하고, 표준 밀도 행렬 기술 방식의 실패에 도전한다.
• 밀도 행렬 접근 방식의 붕괴에도 불구하고 이러한 시스템을 일관적으로 기술할 수 있는 형식을 개발한다.
• 후행 선택이 개방 양자 시스템에서 디코herence를 억제하거나 심지어 재코히어런스를 유도할 수 있는지 조사한다.
• 이 맥락에서 두 상태 형식의 시간 진화를 지배하는 수정된 리우빌 방정식을 유도한다.

제안 방법

• 시스템은 초기 및 후행 선택된 환경에 대해 표준 밀도 행렬 접근 방식을 일반화한 두 상태(TS) 형식으로 기술된다.
• 두 상태의 시간 진화를 지배하는 수정된 리우빌 방정식이 유도되며, 이는 초기 및 후행 선택 조건을 모두 포함한다.
• 이 형식은 초기 순수 두 상태에서 시작하여 혼합 두 상태로 진화하고, 다시 최종 순수 두 상태로 돌아오는 시스템의 진화를 일관되게 기술할 수 있다.
• 일부 관측 가능량의 하위 클래스에 대해서는 두 상태가 밀도 행렬로 축소되어 표준 양자역학 도구의 사용이 가능하다.
• 환경을 초기 및 최종 경계 조건을 갖는 양자 시스템으로 간주함으로써, 비마르코프 및 후행적 영향(후행적 영향) 특성을 갖는다.
• 분석 결과, 후행 선택이 디코herence를 역전하거나 억제할 수 있으며, 이는 순수 최종 상태로의 재코히어런스로 이어진다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 밀도 행렬 형식의 실패에도 불구하고, 환경이 동시에 초기 및 후행 선택된 경우 개방 시스템에 대해 일관된 양자 기술을 구성할 수 있는가?
• RQ2 두 상태 형식은 초기 순수 상태에서 시작하여 혼합 중간 상태를 거쳐 최종 순수 상태로 진화하는 시스템을 어떻게 기술하는가?
• RQ3 후행 선택은 개방 양자 시스템에서 디코herence를 억제하거나 역전시키는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 두 상태 형식이 표준 밀도 행렬 기술로 축소되는 조건은 무엇인가?
• RQ5 이러한 시스템에서 재코히어런스를 달성할 수 있으며, 이를 가능하게 하는 메커니즘은 무엇인가?

주요 결과

• 시스템의 진화는 초기 및 후행 선택 조건을 모두 포함하는 수정된 리우빌 방정식에 의해 지배되며, 이는 일관된 역학적 기술을 가능하게 한다.
• 시스템이 후행 선택되지 않더라도, 환경의 후행 선택은 표준 밀도 행렬 기술의 실패를 초래하므로, 두 상태 형식이 필수적이다.
• 두 상태는 초기 순수 상태에서 시작하여 혼합 상태로 진화하고, 다시 최종 순수 상태로 돌아오며, 이는 일반적인 재코히어런스 과정을 반영한다.
• 일부 관측 가능량의 하위 클래스에 대해서는 두 상태가 밀도 행렬로 축소되어 표준 양자역학적 예측이 가능하다.
• 후행 선택은 디코herence를 억제하고 재코히어런스를 유도할 수 있으며, 중간 단계의 디코herence에도 불구하고 시스템이 순수 최종 상태로 복귀한다.
• 형식은 후행 선택이 후행적 영향을 유도할 수 있음을 드러내며, 미래 측정 결과가 시스템의 역학에 영향을 줄 수 있다.