La funzione d'onda universale è globalmente coerente?
Nell'articolo di Wikipedia sulla decoerenza quantistica , si afferma che nonostante la decoerenza crei l'apparenza del collasso della funzione d'onda,
Esiste ancora una sovrapposizione totale della funzione d'onda globale o universale (e rimane coerente a livello globale), ma il suo destino ultimo rimane una questione interpretativa.
La maggior parte di questo ha senso per me, ma quello con cui sto lottando è l'affermazione tra parentesi. La funzione d'onda universale è globalmente coerente?
A prima vista, ha senso che lo sia. Poiché la funzione d'onda universale descrive tutto , non esiste un ambiente esterno con cui interagire per causare decoerenza. D'altra parte, il fatto che sia globalmente coerente mi porterebbe a credere che i diversi stati quantistici globali dell'universo (che descrivono universi paralleli) possano interferire tra loro, cosa che dubito fortemente.
Ho posto una domanda simile nel contesto dell'esperimento mentale del gatto di Schrödinger e le risposte che ho ricevuto sembravano suggerire che un sistema quantistico può perdere la sua coerenza globale solo interagendo con se stesso , cosa che anch'io dubito fortemente sia il caso.
Cosa mi sto perdendo? Forse la relazione tra la coerenza degli stati quantistici e la loro capacità di interferire tra loro è più complicata di quanto pensassi. Come funziona?
Modifica: sono consapevole del fatto che il collasso della funzione d'onda non si verifica durante l'interpretazione a molti mondi.
Risposte
Considerando solo l'interpretazione a molti mondi della teoria quantistica.
Puoi pensare alla funzione d'onda universale come uno stato puro (e se in qualche modo non lo è, aggiungi solo qubit finché non è uno) e rimane sempre così. Quindi, se hai una funzione d'onda della forma$$|\Psi\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}} \left(|\phi_{1}\rangle + |\phi_{2}\rangle \right)$$ quindi puoi trovare $|\phi_{1}\rangle$ e $|\phi_{2}\rangle$ possono interferire tra loro come al solito.
Quando inizi a pensare agli osservatori diventa un po 'più confuso, ma scrivendo la funzione d'onda universale come: $$|\Psi(t)\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}} \left(|o_{1}(t)\rangle\otimes |s_{1}(t)\rangle + |o_{2}(t)\rangle\otimes |s_{2}(t)\rangle \right).$$ Allora la domanda diventa, possono i sistemi $s_{j}$interferiscono tra loro, e la risposta è sì, ma solo se / quando i due osservatori coincidono$$|o_{1}(t^*)\rangle = |o_{2}(t^*)\rangle.$$
Se ciò accadesse, indipendentemente dal percorso che hai preso, avresti esattamente gli stessi pensieri in questo momento. Sembrerebbe anche che ciò dovrebbe accadere solo istantaneamente, tuttavia quando a volte siamo vicini$t^*$ possiamo sempre esprimere $|o_{j}\rangle$ come una somma dello stato dell'osservatore nel momento critico $|0\rangle$ più qualche piccola perturbazione da parte dello stato $|j\rangle$ che va a zero come $t\rightarrow t^*$.
Questo argomento è abbastanza semplificato in quanto l'osservatore è composto da ben oltre trilioni di qubit e quindi probabilmente non devi preoccuparti che questa procedura di loop si verifichi e invece vedrai un'interferenza solo se puoi mantenere l'accoppiamento tra l'osservatore e il sistema sufficientemente piccolo (e quindi non vedere l'interferenza derivante da rami che interferiscono).
Nella MWI, lo stato quantistico totale non collassa mai. Guarda questo:https://thereader.mitpress.mit.edu/the-many-worlds-theory/.
I diversi "rami" del mondo possono interferire tra loro e lo fanno. L'interferometro a doppia fenditura è un chiaro esempio: ogni percorso intrapreso dalla particella rappresenta un mondo diverso. In effetti, penso sia corretto dire che tutta l'interferenza quantistica costituisce l'interferenza tra "mondi" alternativi.