Là phép đo dự án thực sự có thể thực nghiệm?

Tôi đã nghe các cuộc nói chuyện khác nhau tại tổ chức của tôi từ các nhà thực nghiệm (tất cả những người tình cờ đang nghiên cứu các qubit siêu dẫn) rằng ý tưởng trong sách giáo khoa về phép đo "Projective" thực sự không phải là điều xảy ra trong các thí nghiệm thực tế. Mỗi lần tôi yêu cầu họ giải thích, và họ nói rằng các phép đo "yếu" là những gì xảy ra trong thực tế.

Tôi giả định rằng bằng các phép đo "phóng xạ", chúng có nghĩa là phép đo ở trạng thái lượng tử như sau:

P | ψ ⟩ = P (a | ↑ ⟩ + b | ↓ ⟩) = | ↑ ⟩ o r | ↓ ⟩

$P\vert\psi\rangle=P(a\vert\uparrow\rangle+ b\vert\downarrow\rangle)=\vert\uparrow\rangle \,\mathrm{or}\, \vert\downarrow\rangle$

Nói cách khác, một phép đo làm sụp đổ hoàn toàn qubit.

Tuy nhiên, nếu tôi đưa ra tuyên bố của nhà thực nghiệm rằng các phép đo thực tế giống như các phép đo "yếu" mạnh, thì tôi chạy theo định lý của Busch, nói đại khái rằng bạn chỉ nhận được nhiều thông tin như mức độ bạn đo được. Nói cách khác, tôi không thể thực hiện một phép đo phóng xạ đầy đủ, tôi cần phải làm như vậy để có được thông tin trạng thái

Vì vậy, tôi có hai câu hỏi chính:

Tại sao người ta nghĩ rằng các phép đo phóng xạ có thể được thực hiện bằng thực nghiệm? Điều gì xảy ra thay thế?
Khuôn khổ thích hợp để suy nghĩ về đo lường thực nghiệm trong các hệ thống máy tính lượng tử thực tế là gì? Cả một bức tranh định tính và định lượng sẽ được đánh giá cao.

measurement

— người dùng 157879
nguồn

Để làm rõ phạm vi của câu hỏi: bạn đang sử dụng các qubit siêu dẫn chỉ để đưa ra một số nền tảng, nhưng câu hỏi của bạn là chung chung, phải không? (Trái ngược với câu hỏi cụ thể hơn 'Các phép đo phóng xạ thực sự có thể thực nghiệm bằng cách sử dụng các qubit siêu dẫn không?').

— agaitaarino

Điểm hay, vâng tôi đã đề cập đến các qubit siêu dẫn nhưng tôi quan tâm đến câu hỏi chung. Mặc dù, tôi chỉ nghe quan điểm này từ những người nghiên cứu các qubit siêu dẫn, nhưng đó có thể là kinh nghiệm hạn chế của tôi.

— 157879

Câu trả lời:

$|x\rangle$ $|x\rangle$ $x$

$|0\rangle + (1-e)^n|n\rangle$

Mặt khác, máy chiếu đó không để lại trạng thái được liệt kê ở trên, vì thiết bị cũng hấp thụ photon.

Tóm lại, nghĩ về những thứ như POVM (biện pháp có giá trị của nhà điều hành tích cực) có lẽ là trực giác đúng đắn nhất, nơi bạn có thể nghĩ về kết quả của POVM chủ yếu là máy chiếu không chính quy. POVM không phóng xạ cũng tồn tại, nhưng ít phổ biến hơn trong thực tế trong các hệ thống mà tôi đã nghĩ đến.

— DH Smith
nguồn

Cảm ơn câu trả lời! Tôi có một số mối quan tâm mặc dù. Trong khi eigenstate của toán tử vị trí là phi vật lý vì những lý do rất cơ bản (thuyết tương đối đặc biệt, QFT, v.v.), các trạng thái của bộ dao động điều hòa không phải là vật lý. Vì vậy, tôi không hoàn toàn theo logic ở đây. Là chính xác để nói rằng các phép đo trong việc thực hiện hiện tại có độ không chắc chắn quá lớn để được coi là phóng chiếu?

— 157879

Ngoài ra, bạn có thể đi sâu hơn một chút về POVMs và cách thức hoạt động của chủ nghĩa hình thức đó không? Đó là một khái niệm tôi không quen thuộc. Cảm ơn một lần nữa!

— 157879

Có - và các phép đo của những thứ giống như dao động điều hòa có xu hướng giống như các phép đo phóng xạ trong sách giáo khoa hơn là các phép đo của các biến liên tục. Chẳng hạn, số lượng photon là một bộ dao động điều hòa gần như chính xác và bạn có thể nghĩ về một máy dò đếm số hoàn hảo khá gần với phép đo phóng xạ. Tương tự, việc đo trạng thái mức năng lượng của electron, nếu được thực hiện mạnh mẽ, rất gần với phép đo phóng xạ. Sẽ mất thời gian để có được tín hiệu, và do đó cũng có thể được thực hiện một cách 'yếu', mặc dù không đặc biệt hữu ích.

— DH Smith

| 0 ⟩, | 1 ⟩

$|0\rangle,|1\rangle$

\0 \pm 1 ⟩

$\0±1\rangle$

Bạn có thể kết hợp ví dụ bạn đã đề cập trong câu trả lời của bạn với một chút chi tiết hơn không? Tôi sẽ chấp nhận câu trả lời của bạn sau đó, cảm ơn vì sự giúp đỡ!

— 157879

Một giả định trong các phép đo chung: Bản thân thiết bị đo không có bậc tự do và nó không kết hợp với qudit dưới bất kỳ hình thức tương tác nào, điều này không đúng.

1) Một phép đo phóng xạ là lý tưởng và không thực tế bởi vì người ta luôn cho rằng không có sự mở rộng của Máy chiếu này đến một không gian Hilbert lớn hơn hoặc nhiều bậc tự do hơn mức độ tự do của Qudit. Nhưng thực tế những gì xảy ra bằng thực nghiệm là, để đo lường trên một qubit, chúng ta luôn phải chỉ định một hoạt động cổ điển gọi là "Con trỏ" là một liên kết giữa kết quả cổ điển của bạn bằng phép đo và phép đo lượng tử. Bằng cách này, hệ thống luôn được tiếp xúc với môi trường không đơn nhất và mở trong đó phép đo trở nên không thỏa thuận và thông tin bị rò rỉ ở mức độ tự do bên ngoài khi hệ thống kết hợp với thiết bị đo. Về nguyên tắc, bản thân nó là một đặc tính vốn có của tự nhiên cấm một phép đo lượng tử lý tưởng.

2) Để đi về điều này, như bạn đã chỉ ra, phương pháp thực tế thực sự là một phương pháp đo lường yếu. Để giảm thiểu khớp nối với môi trường và gần với phép đo lượng tử thực sự.

Tuy nhiên, có một số trường hợp đặc biệt, một số trạng thái nhất định được gọi là "Trạng thái con trỏ" cho phép phép đo lý tưởng thực sự cụ thể Các toán tử đo (Vì chúng giữ các thuộc tính lượng tử của chúng như Coherence, vướng víu, v.v.) trong không gian Hilbert nhỏ hơn và không kết hợp với cao hơn độ tự do của thiết bị đo.

Một số tài liệu về điều này mà tôi đọc chi tiết là từ bài viết này của WH Zurek: https://arxiv.org/abs/quant-ph/0105127

— Siddhant Singh
nguồn