Entanglement, decoherence, and the measurement problem
纠缠薛定谔猫态在测量叠加的两态量子系统时立即获得，通常被认为是自相矛盾的，因为它似乎预测了两个宏观上不同的结果，例如活的和死的猫。然而，非局域干涉测量实验测试了所有相位的动量纠缠光子对，证明猫态不符合这种描述，也不矛盾。实验和理论都表明，它代表了其子系统之间两个非局部相干（即相位相关）统计相关性的叠加。这并不矛盾。标准量子理论严格地预测了这种状态的实验观察结果。两个子系统都不是叠加的，相反，子系统状态之间的相关性是叠加的。这解决了确定结果的问题。纠缠的非定域性质确保只有一个结果发生，而另一个结果不会同时发生，解决了爱因斯坦在1927年提出的问题。然后，发生的单一结果触发了一个不可逆的过程，导致对结果的宏观记录。这解决了量子测量问题。坍缩是由于纠缠而发生的，不需要特殊的坍缩公设。坍缩是标准量子物理学和宏观配准的不可逆性质的结果。
2022-06-08 quant-ph
Why decoherence solves the measurement problem
尽管标准量子物理学中结果问题的解决方案已多次发表，但许多作者仍然将测量视为一个未解决的基本困境。解决方案在于纠缠子系统的形成，测量状态的非局部性质，以及由此产生的混合状态局部结果和纯状态全局结果之间的区别。在“测量”（即纠缠）时，量子系统及其测量装置都退相干并坍缩成局域混合态，而幺正演化的全局态保持相干和未坍缩。我们观察到的状态是局部的、崩溃的状态。大量的实验证据支持这一结论。理论上反对这一结论的反驳，并指出一个新的角度测量和纠缠。
2022-06-08 quant-ph
Resolving the problem of definite outcomes of measurements
量子及其测量仪器的纠缠“薛定谔猫态”不是态的悖论叠加，而是态之间非局域相干相关的非悖论叠加：一个未衰变的原子核与一只活猫有关，一个衰变的原子核与一只死猫相关。量子力学证明了纠缠的这种解释。理论分析和实验进行了1990年使用纠缠光子对。因此，猫态并不能预言一只死猫和一只活猫。它不是不确定的叠加，而是预言了确定本征值的混合，即使子系统实际上并不处于相应的本征态，这种情况意味着标准本征值-本征态规则的（平凡的）修正。由于子系统的状态是不混合的，即使子系统的特征值是混合的，这种分析避免了两个常见的反对这样的决议，即不适当的密度算子和基础的模糊性。因此，纠缠将相干性从叠加的量子转移到量子与其测量仪器之间的相关性，允许瞬时坍缩而不中断整体幺正演化。这解决了测量问题的关键部分。
2022-06-08 quant-ph
Solution of the problem of definite outcomes of quantum measurements
理论和实验都表明，两个子系统的纠缠量子态既不是子系统态的叠加，也不是复合态的叠加，而是两个子系统非相干混合局域态之间非局域关联的相干叠加。因此，即使一个子系统碰巧是宏观的，就像理想测量产生的纠缠的“薛定谔猫”状态一样，这个状态也不是它通常被假设的悖论宏观叠加。相反，它是一种“宏观关联”，一种相干量子关联，其中两个关联的子系统之一恰好是宏观的。这阐明了纠缠的物理意义：当一个叠加的量子系统A与第二个量子系统B酉纠缠时，A的不同态的原始叠加的相干性被转移到A和B的态之间的不同相关性，因此纠缠态成为相关性的叠加而不是态的叠加。这种转移保留了幺正演化，同时允许B是宏观的，而不需要宏观叠加。这解决了“结果问题”，但并不是测量问题的完全解决方案，因为纠缠态仍然是可逆的。
2022-06-08 quant-ph
Quantum Theory and the Limits of Objectivity
最近的三个论点试图表明，酉量子理论的普遍适用性与一个良好的测量总是有一个确定的物理结果的假设不一致。在本文中，我重申和分析这些论点。前两种方法的重要性因其依赖于对反事实测量结果的假设而减弱。但第三个论点确立了它的预期结论。即使我们所做的每一个良好的量子测量都会有一个确定的物理结果，这个论点也应该让我们重新考虑这个结果的客观性。
2018-09-12 quant-ph
Decoherence framework for Wigner's friend experiments
将量子测量的退相干解释应用于Wigner的朋友实验。提出了一个框架，在这个框架中，所有的实验结果都来自酉演化。在它里面，直到一个不受控制的环境监视由系统、设备和观测器组成的状态，测量才完成。（表观的）波函数坍缩和相应的随机性来自于对这种环境的追踪;因此，它是确定结果出现的最终原因。这一事实产生了两个主要影响。首先，外部干扰测量，维格纳的朋友实验的商标，修改内部观察者的记忆记录;这个框架提供了一个单一的协议来计算所有这些变化。其次，它可以用来建立一个一致的情况下，最近提出的扩展版本的维格纳的朋友实验。关于[D. Frauchiger和R. Renner，{ \em量子理论cannot consistently describe the use of itself}，Nat. Comm. { \bf 9}，3711（2018）]，该框架表明，如果适当考虑到智能体记忆的变化，智能体的声明就会变得一致。此外，在[C. Brukner，{ \em A no-go theorem for nonver-independent facts}，Entropy { \bf 20}，350（2018）]不能针对退相干框架进行测试，因为根据这种形式主义，它不会产生定义良好的结果。这种设置的一个变体，旨在填补这一空白，使得有可能分配联合真值的观察所有的代理。这个框架也缩小了这类实验的范围，使它们几乎不可能…
2020-03-18 quant-ph
The Emergence of Objective Classicality: A Computational First-Principles Study of Observer-Induced Decoherence in Unitary Quantum Mechanics
本研究引入计算框架模拟包含量子系统、退相干环境和物理观察者的完全幺正宇宙，严格禁止坍缩公理，结果证明客观经典性可从幺正动力学中涌现，为解决量子测量问题提供了计算途径。
2025-09-14 quant-ph
The Measurement Problem: Decoherence and Convivial Solipsism
测量问题通常被认为是量子形式主义内部的不一致性。自从量子力学诞生以来，人们已经做了许多尝试来解决（或消除）它。这些尝试的形式取决于其作者所支持的哲学立场。我将回顾其中一些并分析其相关性。退相干现象通常被认为是一种存在于纯量子形式主义中的解决方案，不需要任何特定的哲学假设。然而，一个广泛争论的问题是在两种不同的解释之间做出决定。第一个是考虑退相干过程实际上将叠加态投射到它的一个经典可解释的分量中，因此做了与归约公设相同的工作。对于第二种情形，退相干只是说明为什么没有宏观叠加态，从而解释了宏观世界的经典表象，而系统、仪器和环境之间的量子纠缠永远不会消失。在这种情况下，解释为什么只观察到一个确定的结果仍然是要做的。在本文中，我检查的参数，已经给出了支持和反对这两种解释和捍卫一个新的立场，“欢乐唯我论”，根据该结果，观察到的是相对于观察者，不同的，但在密切平行的埃弗雷特的解释和共享也有一些相似之处与罗韦利的关系解释和量子贝叶斯主义。我还展示了如何“欢乐的唯我论”可以帮助获得一个新的EPR悖论的立场，提供了一种摆脱标准的困境，是必须放弃现实主义或地方性之间的选择。
2016-02-28 quant-ph
Two-photon interferometry illuminates quantum measurements
量子测量问题至今仍没有达成共识。非定域干涉技术通过纠缠处于“测量态”（MS）的两个光子提供了一种前所未有的实验探测。实验表明，每个光子“测量”另一个光子;由此产生的纠缠使两个光子去相干;去相干使两个光子坍缩到不可预测但确定的结果;并且双光子MS继续相干地发展。因此，与通常的观点相反，当一个两部分系统处于MS中时，在两个子系统中实际观察到的结果是确定的。虽然标准量子物理学假定了确定的结果，但双光子干涉术证实它们不仅与其他原理一致，而且实际上是对其他原理的预测。非定域性是理解这一点的关键。作为非定域性的结果，我们实际观察到的状态是局域态。这些实际观察到的局部状态崩溃，而全球MS，这只能是“观察”后的事实，通过收集符合数据从两个子系统，继续其单一的演变。这一结论意味着对本征态原理的精确理解：在测量之后，实际观察到的局域态立即跳到观察到的本征态。专家们的反对意见遭到了反驳。
2022-06-08 quant-ph
Quantum Measurement Problem, Decoherence, and Quantum Systems Selfdescription
在系统自描述框架中，测量系统（MS）的量子测量由被测状态S、环境E和观测器$O$处理输入S信号组成。把$O$看作与S、E相互作用服从薛定谔方程（SE）的量子物体，并从SE和Breuer自描述形式化的S信息中重构出$O$。特别地，如果$O$自描述态具有对偶结构$L_T=\cal H \bigotimes L_V$，其中$\cal H$是MS态$Ψ_{MS}$的Hilbert空间，则得到S态坍缩. $\cal L_V$是具有元素$V^O=|O_j> < O_j|$的集合，该元素描述了由$O$在单个事件中观察到的随机“指针”结果$O_j$。由$O$定义的“优选的”基础$|O_j>$通过$O$ - E相互作用状态去相干。在自我测量框架中讨论Zurek的潜在解释。
2002-05-06 quant-ph
On the quantum measurement problem
在这篇文章中，我试图对我对量子力学中的测量问题的理解做一个个人的陈述，这个问题在很大程度上是在哥本哈根解释的传统中。我假设（i）量子态是一个（真实的或假设的）观察者相对于她的实验能力的知识的表示;（ii）测量有确定的结果，在这个意义上，只有一个结果发生;（iii）量子理论是普遍的，测量过程的不可逆性只是“为了所有的实际目的”。这些假设在量子理论中进行了分析，它们的一致性在多伊奇版本的维格纳的朋友gedanken实验中得到了检验，在这个实验中，朋友向维格纳透露她是否观察到了一个确定的结果，但不透露她观察到了什么结果。维格纳和他的朋友认为“世界事实”共存的观点遇到了隐变量程序的问题。解决之道在于理解“事实”只能相对于观察者而存在。
2015-07-19 quant-ph
On unitary evolution and collapse in Quantum Mechanics
在干涉设置的框架中，只有两种结果是可能的（如在马赫-曾德尔干涉仪的情况下），我们讨论了一个简单的和教学的方式之间的差异，一个标准的，酉量子力学演化和存在的真正的波函数的崩溃。此外，我们还介绍了Elitzur-Vaidman炸弹，延迟选择实验，和退相干的影响。最后，我们提出了两个简单的实验来可视化退相干和测试纠缠粒子的作用。
2014-12-09 quant-ph
Efficiency of optimal control for noisy spin qubits in diamond
本研究探讨了钻石中噪声自旋量子比特最优控制的效率，分析了环境噪声相关时间对控制脉冲形状的影响，并通过实验验证了优化方法的可行性。
2024-11-07 quant-ph
The Existence and Role of Quantum-State Noise
本文通过分析量子实验中观测结果看似确定的现象，论证所谓确定状态并非严格确定，并据此提出量子态噪声存在且量子世界具有主动性。
2025-10-20 physics.gen-ph quant-ph
Two dogmas about quantum mechanics
我们认为，测量问题的棘手部分-“大”测量问题-是一个伪问题，其合法性取决于两个教条的接受。第一个教条是约翰·贝尔的断言，即测量永远不应该作为一个原始的过程被引入到像经典力学或量子力学这样的基本力学理论中，而应该在原则上总是开放的，以完整的分析各个结果是如何动态地产生的。第二个教条是这样一种观点，即量子态具有一种本体论意义，类似于经典态作为关于事件发生和不发生的命题的“真理制造者”的意义，即，量子态是物理实在的一种表现。我们展示了如何这两个教条可以拒绝在现实主义的信息理论解释的量子力学作为替代的埃弗雷特解释。埃弗雷特学派也把“大”测量问题看作是伪问题，因为埃弗雷特学派拒绝这样一个假设，即测量具有确定的结果，在这个意义上，一个特定的结果，与其他可能的结果相反，实际上发生在量子测量过程中。与埃弗雷特学派相比，我们接受测量具有确定的结果。与Bohmians和GRW“坍缩”理论家相比，他们为理论增加了结构，并提出了“大”测量问题的动力学解决方案，我们认为这个问题是由于未能看到希尔伯特空间作为不确定宇宙物理学的新运动学框架的重要性而产生的，在这个意义上，希尔伯特空间强加了运动学（即，前动态）对事件之间的相关性的客观概率约束。
2008-05-19 quant-ph
On the objectivity of measurement outcomes
最近的争论，涉及由维格纳的朋友安排集合共享的纠缠系统，据称表明朋友进行的实验产生确定结果的假设与量子预测不相容。由此可以得出结论，测量结果不能被认为是真实或客观的。在这里，我表明，这些参数依赖于一个错误的假设，关于（“混合”）的结果之间的相关性的朋友和那些“维格纳”，这导致无效的预测。因此，并不是对确定结果的假设导致了麻烦，而是用这样的假设得出的结果与错误的预测形成了对比。接下来，我将探讨Frauchiger和Renner以及Brukner的更著名的不去定理，这些最近的论点就是基于这些定理。关于第一个，我表明，虽然它是投在一个不同的形式，它也依赖于关于“混合”相关性的错误假设-使其无效。关于布鲁克纳定理，我指出，它依赖于相当不吸引人的局部性假设，这一事实完全削弱了它的力量。在整个过程中，我说明了我的主张与明确的计算内的导频波理论。
2022-01-19 physics.hist-ph quant-ph
Product states, entanglement, and measurement
复合量子系统AB的乘积态通常被物理解释为子系统A具有性质A1，子系统B具有性质B1。但这种解释与理论和对两个光子动量纠缠态的非局域干涉实验的观察结果相矛盾。这些实验表明，产品状态必须被物理解释为相关性，即产品状态意味着A具有属性A1，当且仅当B具有属性B1。这一澄清解决了确定结果的问题，并随之解决了衡量问题。
2022-06-08 quant-ph
Bond current in a mesoscopic ring -- signature of decoherence due to classical and quantum noise
一个三位介观环提供了一个理想的设置为精确计算的键电流时，环是由Aharonov-Bohm通量线程。键电流是量子相的相干性质的可测量结果。然而，当环与环境接触时，相干性受到噪声的阻碍。这种相干到不相干的过渡在这里进行了详细的分析经典（高斯和电报）和量子噪声和比较评估时，量子噪声是由耗散量子力学的自旋玻色子哈密顿量。
2022-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Review and suggested resolution of the problem of Schrodinger's cat
本文回顾并提出了一种解决测量结果确定问题的方法。这个问题，也被称为“薛定谔的猫”，长期以来一直是一个明显的悖论，因为测量产生的状态似乎是量子叠加，其中探测器同时处于两个宏观上不同的状态（猫的情况下是活的和死的）。为了解决这个问题，人们提出了量子数学形式主义的许多替代解释和理论的几种替代修改，但没有形成支持其中任何一种的共识。本文将标准量子理论应用于测量态，结合几十年来对纠缠系统进行的非定域性实验的分析和结果，证明了纠缠测量态不是一种反常的宏观叠加态。相反，它是子系统状态之间相关性的相位相关叠加。因此薛定谔猫是一个非悖论的“宏观关联”，其中两个关联系统之一恰好是一个探测器。这种见解解决了确定结果的问题，但它并没有完全解决测量问题，因为纠缠态仍然是可逆的。
2022-06-08 quant-ph
Wigner function with correlation damping
通过数值求解[L. Barletti，G. Frosali和E. Giovannini，Journal of Computational and Theoretical Transport 47，209（2018）。采用分裂格式算法进行数值求解。三种情况下进行检查，对应于反射为主的政权，传输为主的政权和中间的。遵循维格纳函数的动态演化，直到反射的和传输的数据包的分离过程完成，并且观察到三个不同的相关长度值。结果表明，随着相关长度的减小，维格纳函数逐渐变宽和变平。这导致在低能量下反射减少，并且在高能量下透射减少。
2021-10-13 quant-ph
Steering Alternative Realities through Local Quantum Memory Operations
Tsinghua University（清华大学）
通过局部量子记忆操作实现现实引导，允许观察者以概率访问不同现实，但受限于相干参与和无法验证的转换。
2025-12-16 quant-ph
Quantum Image Processing: the truth, the whole truth, and nothing but the truth about its problems on internal image representation and outcomes recovering
本文比较了量子计算机内部图像表示的三种技术：量子图像的灵活表示（FRQI），数字图像的新增强量子表示（NEQR）和量子布尔图像处理（QBIP）。在该比较中考虑了所有显著的技术项目以进行完整的分析：i）作为经典到量子（Cl2Qu）接口的性能，ii）所采用的量子位的特性，iii）所使用的内部寄存器的稀疏性，iv）所需寄存器的数量和大小，v）结果恢复的质量，vi）所需门的数量及其随之而来的累积噪声，vi）去相干，以及vii）保真度。这些分析和演示自动扩展到FRQI和NEQR的所有变体。这项研究证明了在物理量子计算机（QPU）上实现FRQI和NEQR的实际不可行性，而QBIP已被证明在a）云上的四个主要量子模拟器，b）两个QPU和c）来自三个实验室的光学电路上非常成功。此外，QBIP还证明了其在适当功能所需资源方面的经济性及其强大的鲁棒性（抗噪声性），以及其他优点，事实上，没有任何例外。
2020-06-24 quant-ph
Emergence of outcomes in quantum mechanics
持续关注突现概念作为科学方法的核心要素，可以在可能的范围内，将量子力学结果问题的物理和哲学方面清晰地分开。这个问题的哲学部分是解释为什么一个封闭的系统有确定的实验结果。物理部分是数学上表明，存在一个限制，其中酉薛定谔动力学和还原过程之间的矛盾，导致不同的结果变得可以忽略不计，根据一个明确规定的标准，并使这个标准尽可能客观。通过重新定义量子态的概念，并找到一个合适的测量还原后的状态变化的物理问题得到解决。量子态的适当定义不是希尔伯特空间中的射线或密度算符，而是由给定子空间中的所有密度算符组成的等价类，其成员都描述相同的实验结果。对于只包含与环境整合的子系统的系统，这些等价类可以用投影算子在数学上表示，由此产生的形式主义与冯·诺依曼研究热力学第二定律预测的熵增加的形式主义密切相关。然而，几乎孤立的子系统只是间接地减少，作为其与集成子系统的相互作用的结果。孤立子系统的约化态与量子不和谐定义中使用的条件态相同。退相干理论的关键概念都可以适用于这个量子态的定义，从而产生一个统一的理论，原则上能够解决量子测量问题的所有方面。这样得到的理论是弱客观的，但不是强客观的。
2019-07-10 quant-ph
Overturning negative construal of quantum superposition
可观察事实或事件的联系，即我们理解现实的方式，不仅基于作为物理现象合理解释的理论的数学公式（如广义相对论或量子力学），而且基于用于分析和评价关于客观世界的陈述的推理数学模型（例如，一种或另一种逻辑）。因此，每当现实的某种联系遇到问题时，就有一个选择，要么修改物理理论的数学形式，要么改变推理模型。一个恰当的例子是量子叠加的负连续性导致了确定结果的问题。可以肯定的是，根据上述推论，处于态叠加的系统并不完全处于构成叠加的态之一，这反过来又意味着宏观上不同的观察结果可能同时出现。解决确定结果问题的通常方法是通过添加一些额外的假设（例如，波函数坍缩的假设）来修改量子数学形式。然而，由于迄今为止提出的额外假设都没有得到广泛的接受，人们可以尝试另一种途径来解决这个问题，即用另一种数学推理模型来取代逻辑。本文研究了这种可能性。
2021-07-16 math-ph math.MP quant-ph
Consciousness and the Wigner's friend problem
人们普遍认为，退相干理论即使不是一个完整的答案，至少也是朝着解决量子测量问题迈出的一大步。然而，这里表明，在一个有知觉的存在被明确假定认识结果的情况下，我们这样判断的理由并不完全一致，因此必须重新考虑这个问题。有人指出，Broglie-Bohm模型解决这个谜题的方式提出了一个可能的线索，即假设即使是非常简单的系统也可能具有某种原始意识，但它们的“内部意识状态”是不可预测的。接下来，很容易证明，如果我们想象系统变得更大，凭借退相干，它们的内部意识状态逐渐获得预测价值。因此，对于宏观系统，它们可以（在实践中）与我们的观察预测所依据的意识的预测状态相一致。然后研究了将这一思想推广到标准量子力学的可能性。我们认为概念一致性的条件相当严格，最后出现了两种解决方案，它们在概念上彼此非常不同，但在这两种解决方案中，可能是不可预测的、广义的意识内部状态都起着至关重要的作用。
2006-01-11 quant-ph
Everett's Multiverse and the World as Wavefunction
埃弗雷特认为，波函数坍缩是不存在的。他假设，对于理想化的自旋测量，该装置演变成基于两个装置的指针的叠加，每个装置显示两个结果中的一个，这两个结果被标准地认为是可选择的。结果，观察者分裂成两个观察者，每个观察者感知到不同的结果，这就产生了问题。为什么是指针基础？退相干被埃弗雷特理论家普遍认为是正确答案的关键。当所有可能的结果都发生时，概率在什么意义上参与其中？埃弗雷特对这个问题的反应是不够的。第一次尝试找到一个不同的路径概率是由尼尔格雷厄姆在1973年和路径从那里导致了两个不同的模型的分支。我描述了这些想法是如何演变的，以及它们与不确定性和客观概率概念的关系。然后，我描述了波函数一元论的进一步问题，由Maudlin强调，并提出一个建议，以如何解决它。
2019-12-14 physics.hist-ph quant-ph
