量子测量不是揭露现实，而是创造现实

发布时间：2023-11-10 09:00:28 所属栏目：动态来源：互联网

导读： 　　众所周知，物理学的理论基础来源于实证观察结果。我们通过与系统外部的仪表相互作用，来获得关于系统内部性质的信息。例如，我们可以用一个温度计来测量一个物体的温度，或者用一个电流

　　众所周知，物理学的理论基础来源于实证观察结果。我们通过与系统外部的仪表相互作用，来获得关于系统内部性质的信息。例如，我们可以用一个温度计来测量一个物体的温度，或者用一个电流表来测量一个电路中的电流。但是，这些相互作用并不是无损的。当我们用仪表来测量系统时，我们也会对系统造成一定的扰动，改变它的状态。这就是所谓的反馈作用。

　　在经典物理学中，反馈作用通常可以忽略不计，或者通过校准仪表来消除。但是，在量子物理学中，反馈作用却有着根本性的限制。根据海森堡不确定性原理，我们不能同时精确地知道一个系统的两个互补性质，比如位置和动量，或者能量和时间。这意味着，当我们用仪表来测量系统的一个性质时，我们必然会增加系统另一个性质的不确定性。这就是所谓的反馈不确定性。

　　那么，反馈不确定性对测量结果有什么影响呢？在经典物理学中，我们通常认为测量结果是系统性质的客观反映，与测量方法无关。换句话说，我们认为系统的性质是存在于系统本身的现实元素，而不是由测量产生的。但是，在量子物理学中，这种观点却遇到了很多困难和悖论。

　　本文的作者已经使用了另外一种称为随机变量弱值的概念方法来描述这种随机变量的动力学变化。弱值是一种在弱测量中使用的量子平均值，它可以在某些情况下超出系统性质的本征值范围，甚至出现复数或无穷大的结果。作者证明了，在反馈不确定性足够小的情况下，系统性质的弱值可以从反馈作用的哈密顿-雅可比方程中得到。

　　作者还进一步分析了在更高的测量精度下，测量结果是如何由不同反馈作用之间的量子干涉决定的。他们发现，当这种量子干涉对应于反馈参数的傅里叶变换时，系统性质的本征值就会出现。这就解释了为什么在强测量中，我们通常只能观察到系统性质的本征值，而不是弱值。

　　作者最后得出了一个令人惊讶而深刻的结论：在量子测量中，我们观察到的系统性质值其实是由系统在相互作用过程中产生的反馈作用动力学的量子相干特征决定的。测量结果并不是反映系统本身存在的显实元素，而是反映了相互作用的动力学元素。这就意味着，测量并不是简单地揭示我们看到的现实，而是在一定程度上创造了我们看到的现实。

　　这篇论文为我们提供了一个全新而有趣的视角，来理解量子物理学中测量和现实之间的关系。它也为我们展示了如何利用系统和仪表之间量子相干相互作用的动力学来控制和操纵测量结果，从而实现新颖和有用的量子技术。研究人员表示，这项工作的目的是开发一种方法，可以通过使用光学传感器来检测和跟踪物体的运动，并且可以在没有任何其他设备的情况。

（编辑：温州站长网）

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