幻灯片1 - 化

《幻灯片1 - 化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、退相干所致preferredstates(PS)：超越弱耦合极限王文阁中国科技大学，近代物理系1OutlineOutline°°I.I.退相干现象简介退相干现象简介..°°II.PreferredII.Preferredstate(PS)state(PS)概念简介概念简介..°°III.III.弱耦合情况下的弱耦合情况下的PS.PS.°°IV.IV.中间耦合强度下的中间耦合强度下的PS.PS.2动机与问题环境E系统S问题：环境对系统量子态的如：影响：为何不易观察到有些态之间的量子相原子不同能量本征态干性很容易破坏

2、，的叠加态？而有些态之间的相干性容易保持？3I.Decoherence退相干（decoherence)的基本含义概念所指及使用范围：（1）在量子力学范围内，为解释测量结果的确定性，用来指称量子相干性的（永远）消失。（2）约化密度矩阵的非对角元的消失，表示在相应基矢上相干性的丧失。—现在大多数情况下的含义。（3）某些领域中有特殊用法。4约化密度矩阵大系统密度矩阵：ρ=ΣC

3、Ψ><Ψ

4、——混合态iiii可观测量A的平均值=Tr(ρA)，其中，Tr为求迹，即对角元的和。系统S环境E小系统S的约化密度矩阵S的可观测量B的

5、平均值=Tr(ρreB)=Σ(ρre)Bmnmnnm5此态在

6、+;…+>,

7、-;…->基矢上的约化密度矩阵为6退相干的简单图像系统(S)在与环境(E)的互作用下的某种行为。t=0时的初态

8、ψ>=(c

9、s>+d

10、s>)

11、a>。0120在t>τ后，薛定谔演化给出d

12、ψ(t)>=c

13、s>

14、a>+d

15、s>

16、a>。1122如果

17、a>≈0，则系统的约化密度矩阵，有一个类似12混合态的形式ρre(t)≈

18、c

19、2

20、s>

21、+

22、d

23、2

24、s>

25、。11227这样，在t>τ后，在初态(c

26、s>+d

27、s>)中存在的、d12

28、s>

29、与

30、s>之间的相干性基本消失——退相干。12另一方面，若初态为

31、s>

32、a>，则在τ之后的一段时间10d内，其演化态近似为

33、s>

34、a>——无退相干现象。11状态

35、S>具有特殊的稳定性。i8对于退相干现象的研究，揭示以下内容：在与环境的（某类）产生纠缠的相互作用之下，有些系统的某些状态的内在相干性，具有特殊的稳定性——远比大多数其他状态稳定。这类状态被称为preferred(pointer)states(basis)（名称pointerstate来自Zurek对于测量问题的研究。Zeh称之为memorystate）9

36、退相干问题的研究：两个方面：（1）PS问题：退相干在在那个基矢上发生？（2）退相干在什么时间尺度上发生？10退相干与量子力学诠释的关系1。Many-worldsinterpretation:退相干可能为波函数的分叉态提供解释（Preferredstates），以及解释分叉可能发生的时间。2。Consistent-historiesinterpretation:Preferredstates可能对应于与事件有关的投影算子，从而排除许多非经典的“历史”。11退相干机制的直观图像大系统的态总可以写为：

37、ψ(t)>=c

38、

39、s>

40、a>+c

41、s>

42、a>+…..。111222其中，

43、s>为系统S的正交基矢。i退相干意味：

44、a>之间近乎正交。i一个有趣的现象：在一个N维希尔伯特空间中随意挑选两个归一化矢量，他们的内积模的平方大概为多少？答案：1/N在N趋于无穷大时，趋于0.意味着什么？12一个例子1314一般都小于1。从而，退相干发生。15II.PS问题基本研究对象：系统的约化密度矩阵具体问题：其演化，是否趋于在固定基矢上对角化意义：（1）退相干发生，preferred(pointer)states(PS)出现。……（2）统计系统趋于平衡

45、态（热化，thermalization）的条件之一。……（3）各类具体应用（量子调控等等）。16PS概念的由来对测量问题的研究：在与环境的相互作用之下，有些系统的某些状态具有特殊的稳定性——远比大多数其他状态稳定(Zeh)（Zurek称之为preferredpointerstates）。前述例子：t=0时的初态

46、ψ>=(c

47、s>+d

48、s>)

49、a>。0120在t>τ后，薛定谔演化给出d

50、ψ(t)>=c

51、s>

52、a>+d

53、s>

54、a>。1122如果

55、a>≈0，则系统的约化密度矩阵，有一个类似混合态的形12式ρre(t

56、)≈

57、c

58、2

59、s>

60、+

61、d

62、2

63、s>

64、。112217这样，在t>τ后，在初态(c

65、s>+d

66、s>)中存在的、

67、s>d121与

68、s>之间的相干性基本消失——发生退相干。2另一方面，若初态为

69、s>

70、a>，则在τ之后的一段时间内，10d其演化态近似为

71、s1>

72、a1>——无退相干现象。状态

73、S>具有特殊的稳定性。i18引入Preferredstates概念的原因1.薛定谔