[论文解读] Decoherence and the Transactional Interpretation

Ruth E. Kastner|arXiv (Cornell University)|Apr 1, 2020

Quantum Mechanics and Applications参考文献 22被引用 4

一句话总结

本文通过展示TI的客观、非幺正约化自然产生与标准量子理论相同的退相干函数，将退相干整合进量子力学的交易诠释（TI）中。与仅依赖幺正演化的方案不同，TI使得约化密度算符能够代表实际的测量结果，从而以物理实在论和一致的动力学方式解决测量问题。

ABSTRACT

This paper presents an analysis of decoherence resulting from the physically real non-unitarity, or 'objective reduction,' that occurs in the Transactional Interpretation (TI). Two distinct aspects of the decoherence process are identified and disambiguated; specifically, (i) the resolution of the basic measurement interaction with respect to the observable under study, and (ii) the effect on the measured system of repetition of the measurement interaction. It is shown that the measurement interaction as described in TI leads naturally to the same quantitative expression for the decoherence function as in the standard unitary-only account. However, unlike in the unitary-only approach, under TI, the reduced density operator for the measured system can legitimately be interpreted as representing the occurrence of an actual measurement result.

研究动机与目标

• 将退相干与交易诠释（TI）相调和，后者假设存在物理实在的、非幺正的约化。
• 阐明退相干的两个方面之间的区别：测量相互作用的解决与重复相互作用的影响。
• 证明TI所导出的退相干函数与标准量子力学中的表达式完全一致。
• 表明在TI中，约化密度算符代表实际的测量结果，而不仅仅是统计系综。
• 在不依赖幺正演化的基础上，为退相干提供一个物理实在论的基础。

提出的方法

• 分析交易过程作为后退波与前进波之间的握手，导致物理实在的交易发生。
• 识别退相干的两个组成部分：(i) 特定可观测量的测量相互作用的解决，以及 (ii) 重复相互作用的累积效应。
• 在TI中推导退相干函数，并证明其与标准幺正表达式一致。
• 利用交易诠释框架，将约化密度算符解释为代表实际实现的结果，而非仅仅是统计混合。
• 将形式体系应用于两能级系统，以证明其与标准退相干结果的一致性。
• 确立TI中的客观约化通过非幺正方式坍缩态，从而避免测量问题。

实验结果

研究问题

• RQ1 交易诠释如何在不依赖幺正演化的情况下重现标准退相干函数？
• RQ2 在TI中，约化密度算符的物理意义是什么？它与标准诠释有何不同？
• RQ3 退相干的两个不同方面——测量相互作用的解决与重复相互作用的影响——在TI中如何体现？
• RQ4 TI能否提供一个避免测量问题的、物理实在论的退相干解释？
• RQ5 在TI中引入客观约化是否会导致与标准量子力学一致的预测？

主要发现

• 在交易诠释中导出的退相干函数与标准幺正表达式完全一致，确保与实验预测的一致性。
• 由于客观约化，TI中的约化密度算符代表实际实现的测量结果，而不仅仅是统计系综。
• 交易过程自然地涵盖了退相干的两个方面：单个测量的解决与重复相互作用的累积效应。
• TI中的客观约化为波函数坍缩提供了物理实在论机制，从而解决了测量问题。
• 该框架在总体系中保持幺正动力学，同时允许子体系中发生非幺正、物理实在的约化，与经验退相干一致。