En mecánica cuántica , einselections , abreviatura de " superselección inducida por el entorno ", es un nombre acuñado por Wojciech H. Zurek [1] para un proceso que se afirma que explica la aparición del colapso de la función de onda y el surgimiento de descripciones clásicas de la realidad a partir de la cuántica. descripciones . En este enfoque, la clasicidad se describe como una propiedad emergente inducida en los sistemas cuánticos abiertos por sus entornos. Debido a la interacción con el medio ambiente, la gran mayoría de estados en el espacio de Hilbertde un sistema abierto cuántico se vuelve altamente inestable debido a la interacción entrelazada con el entorno, que en efecto monitorea los observables seleccionados del sistema. Después de un tiempo de decoherencia , que para los objetos macroscópicos suele ser muchos órdenes de magnitud más corto que cualquier otra escala de tiempo dinámica, [2] un estado cuántico genérico decae a un estado incierto que puede descomponerse en una mezcla de estados de puntero simples . De esta manera, el entorno induce reglas de superselección efectivas. Por tanto, la einselección excluye la existencia estable de superposiciones puras de estados punteros. Estos ' estados indicadores ' son estables a pesar de la interacción ambiental. Los estados einseleccionados carecen de coherencia y, por lo tanto, no exhiben los comportamientos cuánticos de entrelazamiento y superposición .
Los defensores de este enfoque argumentan que dado que solo los estados cuasi-locales, esencialmente clásicos sobreviven al proceso de decoherencia, la einselección puede explicar de muchas maneras el surgimiento de una realidad (aparentemente) clásica en un universo fundamentalmente cuántico (al menos para los observadores locales). Sin embargo, el programa básico ha sido criticado por basarse en un argumento circular (por ejemplo, RE Kastner ). [3] Por tanto, la cuestión de si la explicación de la 'einselección' realmente puede explicar el fenómeno del colapso de la función de onda sigue sin resolverse.
Definición
Zurek ha definido una einselección de la siguiente manera: "La decoherencia conduce a una einselección cuando los estados del entorno correspondientes a diferentes estados de puntero se vuelven ortogonales: ", [1]
Detalles
Los estados punteros seleccionados se distinguen por su capacidad de persistir a pesar del monitoreo ambiental y, por lo tanto, son aquellos en los que se observan sistemas abiertos cuánticos. Comprender la naturaleza de estos estados y el proceso de su selección dinámica es de fundamental importancia. Este proceso se ha estudiado primero en una situación de medición: cuando el sistema es un aparato cuya dinámica intrínseca puede despreciarse, los estados punteros resultan ser estados propios de la interacción hamiltoniana entre el aparato y su entorno. [4] En situaciones más generales, cuando la dinámica del sistema es relevante, la selección es más complicada. Los estados de puntero resultan de la interacción entre la autoevolución y el monitoreo ambiental.
Para estudiar einselection, se ha introducido una definición operativa de estados de puntero. [5] [6] Este es el criterio de "tamiz de previsibilidad", basado en una idea intuitiva: los estados punteros pueden definirse como aquellos que se enredan mínimamente con el medio ambiente en el curso de su evolución. El criterio del tamiz de predictibilidad es una forma de cuantificar esta idea mediante el siguiente procedimiento algorítmico: Para cada estado puro inicial, se mide el entrelazamiento generado dinámicamente entre el sistema y el entorno calculando la entropía:
o alguna otra medida de previsibilidad [5] [6] [7] a partir de la matriz de densidad reducida del sistema (que es inicialmente ). La entropía es función del tiempo y funcional del estado inicial.. Los estados de puntero se obtienen minimizando encima y exigiendo que la respuesta sea contundente al variar el tiempo .
La naturaleza de los estados de puntero se ha investigado utilizando el criterio del tamiz de predictibilidad solo para un número limitado de ejemplos. [5] [6] [7] Aparte del caso ya mencionado de la situación de medición (donde los estados punteros son simplemente estados propios de la interacción hamiltoniana), el ejemplo más notable es el de una partícula browniana cuántica acoplada a través de su posición con un baño de osciladores armónicos independientes . En tal caso, los estados de puntero se localizan en el espacio de fase , aunque la interacción hamiltoniana implica la posición de la partícula. [6] Los estados punteros son el resultado de la interacción entre la autoevolución y la interacción con el medio ambiente y resultan ser estados coherentes.
También hay un límite cuántico de decoherencia: cuando el espacio entre los niveles de energía del sistema es grande en comparación con las frecuencias presentes en el entorno, los estados propios de energía se seleccionan casi independientemente de la naturaleza del acoplamiento sistema-entorno. [8]
Decoherencia de colisión
Se ha realizado un trabajo significativo para identificar correctamente los estados del puntero en el caso de una partícula masiva decodificada por colisiones con un entorno fluido, a menudo conocida como decoherencia de colisión . En particular, Busse y Hornberger han identificado ciertos paquetes de ondas solitónicas como inusualmente estables en presencia de tal decoherencia. [9] [10]
Ver también
Referencias
- ↑ a b Zurek, WH (2003). "Decoherencia, einselección y los orígenes cuánticos de lo clásico". Reseñas de Física Moderna . 75 (3): 715–775. arXiv : quant-ph / 0105127 . Código Bibliográfico : 2003RvMP ... 75..715Z . doi : 10.1103 / RevModPhys.75.715 . S2CID 14759237 .
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