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后选择量子测量的放大效应 (20) 热态后选择量子放大

已有 311 次阅读 2024-12-7 13:07 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

        这是这系列博客的最后一篇。从阿哈诺夫和他的学生于1988年提出后选择弱测量的想法以来,这个领域的研究引起了越来越多的研究。我们对于这个现象的理解,也基本上开始趋于成熟。

    最重要的结果是,对于量子测量来说,后选择是必须的。只有通过后选择,我们才能把量子系统和量子指针中的信息全部得到。

    当然,这是什么限制都没有的情况的结果。当条件有限的时候,需要进一步分析。比如,我们一次测量的时候,就希望得到更多的信息,那么后选择是否有价值?这可能是一个超级有趣的问题。

    测量广泛的存在于各种问题中。在量子问题中,就必然会引入量子测量。在一般意义下,我们需要反复的进行测量。而只有后选择才能真正的给出所有有价值的信息。这样的想法,在今天看来,真的是太简单了,而且是必须的。但是在阿哈诺夫提出的年代,量子技术还没有真正开始。

    阿哈诺夫的研究成果,有两项都达到了诺贝尔学奖的水平,但是可能是得不到了。

    比如在两个黑洞围绕彼此旋转而产生的引力波的测量,或者霍金辐射的测量中,可以是持续不断的。但是测量引力波,还是测量霍金辐射,都不能在引力波和霍金辐射上做后选择,这就为后选择的应用打开了新的研究领域。

    我和李刚的工作,指出了量子计量学领域研究的偏失。问题在于这种偏失是决定性的。后选择测量的表现比标准测量要好,可以更好的获得所有可能的信息。所以一个关键的问题就是,如何在后选择前,让量子系统和量子指针获得更多的信息。由于放大与涨落有关,所以让量子指针的涨落变大就变得更加重要。

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     而热态完美的满足了这两个要求。热态的涨落大,所以放大的效果会更好。热态的涨落大,所以可以存储更多的量子信息。而且通过文章,还能发现,热态还可以提升后选择的成功概率。

    所以在后选择量子测量中,量子指针处于热态是最优的。所以量子指针,不需要降温,甚至需要升温。

    同时,我们的工作也意味着,量子指针的非经典性对于提升测量精度是没有意义的。关于这方面的研究,或者没有区分量子指针和量子系统的非经典性的研究都是没有意义的。

    由于后选择量子测量是最优的,所以这也会得到一个简单的结果,基于热态的量子测量是最优的。

    即使是强测量,用上后选择和热态,也会极大的提升测量精度。

    这样的结论看起来的确有些奇特。

    最后说一下后选择带来的哲学问题。在一个平庸的问题中,后选择就是意味着选择一个和当下的主流几乎是完全不一样的方式,而这样,将会导致这个平庸的问题不再平庸,甚至彻底改变未来的历史。

    所以,后选择可能是生物进化以及所有进化中的基本机制。

    所以我依然好奇,后选择真的是非经典的么?如果后选择真的是非经典的,那么意味着一个非常重要的结果,就是人类社会的行为本身是量子的。



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