Are dynamical quantum jumps detector-dependent?
动力学量子跃迁最初被玻尔设想为与原子发射光量子有关的客观事件。自20世纪90年代初以来，它们被理解为与测量设备对光子的探测有关，不同的探测方案导致不同类型的跳跃（或扩散）。在这里，我们提出了实验测试，严格证明检测器依赖的随机演化的单个原子。测试不涉及原子或场的特殊准备，所需的效率可以低至η~ 58%。
2012-04-19 quant-ph
Statistical Mechanics of Amplifying Apparatus
我们执行费曼的建议，唯一缺少的概念需要量子测量之谜是放大装置的统计力学。我们定义了一个量子放大器的热力学极限，这是一个经典的玻尔意义上的可描述的系统，并定义了宏观指针变量的限制系统。然后利用经典统计力学的常用技巧，从确定性薛定谔方程出发，导出了量子测量的概率。
2005-02-08 quant-ph
A subluminous Schroedinger equation
从洛伦兹不变的费曼路径积分推导薛定谔方程的标准方法是先取光速无限大的极限，然后取时间片很短的极限。在这一限制级中，路径积分的光锥消失，从而引起波函数瞬时扩展到整个空间。我们将薛定谔方程未能保持路径积分的光锥归因于极限过程的本质：它是奇异近似问题的正则扩展，因为光锥上的路径积分的边界条件在此极限中丢失。我们提出了一个独特的限制，它产生一个中间模型之间的非相对论性和相对论性量子力学：它产生薛定谔方程，并保持零边界条件上和外的原始光锥的路径积分。这些边界条件消除了薛定谔方程的几个恼人的、看似无关的非物理伪影，包括非解析波函数、不连续性的自发出现、当初始波函数具有跳跃不连续性时不存在时刻（例如，测量后坍缩的波函数）、EPR悖论等等。本公式的实际意义还有待观察。
2010-07-11 quant-ph
Photon emission without quantum jumps
University of Leeds（利兹大学）
本文提出通过局部哈密顿量求解薛定谔方程来描述无量子跃迁的光子发射，替代传统量子跃迁模型，适用于远场干涉效应的量子光学系统。
2026-01-08 quant-ph
Hidden-variable theory versus Copenhagen quantum mechanics
概括了哥本哈根量子力学的主要假设，并对爱因斯坦和玻尔之间已知的（尚未确定的）矛盾进行了新的分析。所给的假设基本上用含时薛定谔方程来表示，并增加了一些进一步的假设。Pauli（1933）和Susskind和Gloppard（1964）对给定的数学模型结构提出了一些批评意见。如果只有薛定谔方程是守恒的，并且放弃了额外的假设，它们就可以被移除，正如最近所显示的那样。哥本哈根模型已经被实验结果所认可，这似乎与众多的声明相矛盾。然而，在大多数这些实验中，只有与纯粹的薛定谔方程的协议进行了测试。所有提到的假设实际上只在爱因斯坦（1935）最初提出的EPR实验（通过两个偏振器的重合光透射的测量）中得到了检验。这些实验结果也被解释为支持哥本哈根替代方案，但事实并非如此。事实上，微观世界只有在薛定谔方程所代表的隐变量理论的帮助下才能得到相应的描述，而不需要提到额外的假设，这就消除了微观世界和宏观世界之间早先的解释鸿沟。唯一的区别在于离散态的存在。人类认识自然的理性的可能性也将在这篇文章的开头简短地讨论。
2008-01-29 quant-ph
Quantum Noise, Bits and Jumps: Uncertainties, Decoherence, Trajectories and Filtering
结果表明，100年前以量子热噪声和量子自发跃迁统计形式出现的“老”量子力学的许多耗散现象，用75年前海森堡和薛定谔发现的“新”保守量子力学是无法解释的。这导致了许多量子悖论，在本文中重新考虑。由冯·诺依曼发起的量子测量理论的发展，表明了通过将动力学生成元的代数与实际可观测量的代数分离来解决这一解释危机的可能性。它表明，在这种方法中，量子因果关系可以恢复的形式，超选择规则的兼容性，过去的观测与潜在的未来。这个规则，连同确保历史一致性的测量的自相容性，被称为非破坏性原则。应用这种因果关系条件的形式的动态交换关系导致推导出广义冯诺依曼减少，usharp，瞬时，自发，甚至连续的时间。这给出了一个量子概率解，以动力学滤波方程的形式，解决了从薛定谔和玻尔开始的许多著名物理学家都没有成功解决的臭名昭著的测量问题。最简单的马尔可夫量子随机模型的连续时间测量涉及的边界值问题，在第二次量子化的输入“提供”波在一个额外的维度，和减少的代数的“实际”可观的阿贝尔子代数的输出波。
2005-12-22 quant-ph
Copenhagen Quantum Mechanics Emerges from a Deterministic Schroedinger Theory in 11 Dimensional Spacetime Including Weak Field Gravitation
我们构造了一个由生活在4维时空中的物质场和生活在11维时空中的引力场组成的世界模型。这七个隐藏的维度被压缩在一个半径内，这个半径是通过再现衍射实验的粒子波特性来估计的。在存在物质场的情况下，引力场发展出具有由源（大质量粒子）诱导的称为引力子的基本激发的局域模。这里处理的最终世界模型只包含引力子和标量物质场。世界模型的薛定谔方程的解产生定域在4维子空间中的物质场。该定位具有以下性质：（i）存在用于选择定位位点的筛选机制。(ii)该探测器根据微小的能量差异和各站点之间引力子结构的差异选择一个站点，这些差异似乎是统计性的。(iii)从一个定位点到相邻定位点的变化以电报信号的方式发生。(iv)像电报一样的跳跃发生的时间取决于统计上出现的引力子结构的微妙之处。(v)动力学定律作用于11维时空中的场的位形空间，这一事实使得在4维时空中观察到的事件看起来是非定域的。这样，不需要引入坍缩过程和对波函数的概率解释，就可以得到哥本哈根量子力学的唯象。不需要引入定义可观测量的算子。所有的实验结果解释在一个确定性的方式作为一个后果的波函数在配置空间中的时间发展根据薛定谔方程。
2014-08-12 quant-ph
To catch and reverse a quantum jump mid-flight
量子物理学的发明是为了解释测量结果的两个基本特征--离散性和随机性。玻尔关于原子两个离散能级之间的量子跃迁的思想是这些特征的象征。在实验上，首次在强连续能量测量下，在弱确定性力驱动下的原子离子中观察到量子跃迁。不连续跳跃跃迁发生的时间被认为是根本不可预测的。尽管量子物理学具有不确定性，但是否有可能知道量子跳跃是否即将发生？在这里，我们肯定地回答这个问题，通过实验证明，从地面到激发态的超导人造三能级原子的跳跃可以跟踪，因为它遵循一个可预测的“飞行”，通过监测耦合到基态的辅助能级的人口。实验结果表明，跳跃的演变完成时是连续的，连贯的，和确定性的。此外，利用这些功能并使用实时监控和反馈，我们在飞行中捕获并逆转量子跳跃，从而确定性地阻止其完成。我们的结果，同意基本上没有可调参数的理论预测，支持现代量子轨道理论，并提供了新的地面探索的实时干预技术在量子系统的控制，如早期检测的错误症状。
2019-02-12 quant-ph
Stochastic Schroedinger equation from optimal observable evolution
在本文中，我们考虑一组由$| Q \right>$表示的试验波函数和一组相关的运算符$A_α$，这些运算符生成连接这些试验状态的变换。利用变分原理，我们证明了我们总是可以得到一个量子Monte-Carlo方法，其中系统的量子演化被$D = |Q_a> <Q_b|$形式的密度矩阵之间的跳跃所取代，并且其中$A_α$的矩的平均演化直到给定的$k$阶，即$< A_{α_1} >$，$< A_{α_1} A_{α_2} >$，. $< A_{α_1} ... A_{α_k} >$被约束为在沿着每个随机轨迹的每个时间步长处遵循精确的Eklfest演化。然后，一组越来越详细的随机近似的量子问题的方法时，越来越多的约束条件，即当$k$增加的精确解。如果应用于试验状态的哈密顿量$H$可以写成$A_α$的多项式，则蒙特卡罗过程甚至可能变得精确。这种形式将希尔伯特空间中的量子跃迁与相空间动力学联系起来。我们表明，随机薛定谔方程的推导可以大大简化，利用存在的这个层次的近似和它的连接到Escherifest定理。举例说明了几个例子：自由波包展开，克尔振荡器，克尔振荡器的广义版本，以及相互作用玻色子或费米子。
2006-06-29 cond-mat.str-el nucl-th quant-ph
The Quantum Jump Approach to Dissipative Dynamics in Quantum Optics
耗散，能量和相干性的不可逆损失，从一个微观系统，是耦合到一个更大的宏观系统（或水库）的结果，这是如此之大，以至于没有机会保持跟踪其所有的自由度。微系统的演变，然后描述通过跟踪水库状态，导致在一个不可逆的衰减作为激励泄漏到外部水库环境的初始激发的微系统。这种耗散的早期治疗描述了一个合奏的微系统使用密度矩阵，无论是在薛定谔图片与主方程，或在海森堡图片与朗之万方程。研究单量子系统（例如单囚禁离子或腔辐射场模式）的实验技术的发展刺激了理论方法的构建，以描述环境中衰变通道的特定观测记录为条件的个体实现。这些方法，不同地描述为量子跳跃，蒙特卡罗波函数和量子轨道方法是本综述文章的主题。我们讨论了它们的推导，将它们应用到量子光学中的一些当前问题，并将它们与系综描述。
1997-02-01 quant-ph
A Stochastic Hamiltonian Approach for Quantum Jumps, Spontaneous Localizations, and Continuous Trajectories
我们给出了一个显式的随机哈密顿模型的不连续幺正演化的量子自发跳跃像在一个系统中的原子在量子光学，或在一个系统中的量子粒子的奇异相互作用与“泡沫”，承认一个连续的计数观察。该模型允许通过散射光子或气泡的动量的自发定位来观察光电探测器或云室中的量子轨迹。因此，连续约化和自发局域化理论是从作为量子滤波结果的哈密顿奇异相互作用得到的，即，通过输出测量数据对输入量子过程进行顺序时间连续调节。我们表明，在不可区分的粒子或原子的情况下，后验动力学是混合的，从而产生一个不可逆的玻尔兹曼型约化方程。后者仅在平均场近似下与非随机薛定谔方程一致，而中心极限产生由扩散型量子态约化方程描述的高斯混合涨落。
2005-12-22 quant-ph
Observation of quantum jumps in a superconducting artificial atom
在激发态中制备的连续监测的量子系统将以突然的跳跃衰减到其基态。跃迁在特征时间尺度T1（激发态的寿命）上随机发生。玻尔最初设想的这些量子跳跃已经在回旋加速器中的被困原子和离子、单个分子、光子和单个电子中观察到。在这里，我们报告了宏观量子系统中的量子跳跃的第一个观察，在我们的情况下，超导“人造原子”或量子比特（量子比特）耦合到超导微波腔。我们使用快速、超低噪声的参量放大器来放大用于探测量子比特状态的微波光子，从而实现对量子比特的连续高保真监测。这项技术代表了固态量子信息处理的一个重大进步，可能使量子纠错和反馈成为可能，这对构建量子计算机至关重要。我们的技术也可以很容易地集成到混合电路中，包括分子磁体、金刚石中的氮空位或半导体量子点。
2011-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Noncommutative Spacetime and Quantum Mechanics
本文分析了规范自由度在量子力学和量子场论中的地位。与此分析一起，还将给出与普通QFT的比较。我们将展示规范自由度问题是如何与时空坐标状态联系在一起的--这正是量子力学的困难开始的地方。本文提出了上述问题的一个自然的解决方案，即给出一个比普通QFT稍一般的QM和QFT形式，其中时空的非对易结构起着基本的作用，我们一方面通过重新解释Bohr的互补原理，另一方面结合我们的规范自由度分析来实现它。我们将提出一个推广的巴格曼理论的指数射线表示。给出了一个在非相对论性引力场中描述非相对论性量子粒子的含时规范自由度的例子。在这个例子中，我们推出了最一般的薛定谔方程，并证明了量子粒子的（被动）惯性质量和引力质量相等。
2004-04-05 quant-ph
The Schroedinger Problem, Levy Processes Noise in Relativistic Quantum Mechanics
本文的主要目的是对相对论性量子力学进行一种本质上的概率分析。它是基于这样的假设，即每当概率分布出现时，存在一个随机过程，该过程要么负责给定测度的时间演化，要么在平稳情况下保留该测度。我们的出发点是所谓的概率演化的薛定谔问题，它提供了一个唯一的马尔可夫随机插值之间的任何给定的边界概率密度对一个过程，覆盖一个固定的，有限的持续时间，提供了我们已经决定了先验什么样的原始动力学半群过渡机制参与。在非相对论理论中，包括量子力学，Feyman-Kac-like内核是构建合适的跃迁概率密度的过程。在标准的“自由”情况下（费曼-卡茨势等于零），熟悉的维纳噪声恢复。在薛定谔问题的框架中，“自由噪声”也可以扩展到任何无限可分的概率定律，如列维-欣钦公式所涵盖的。由于相对论哈密顿量$|\nabla |$和$\sqrt {-\triangle +m^2}-m$已知产生这样的法律，我们专注于他们的概率现象的分析，这是与相对论波（达朗贝尔）和物质波（克莱因-戈登）方程，分别。我们证明了这样的随机过程存在，是空间跳跃过程。在一般情况下，在存在的外部潜力，他们不共享马尔可夫性质，除了平稳的情况。详细分析了伪微分柯西-薛定谔演化的一个具体例子。相关波的相对论协方差
1995-05-09 chem-ph gr-qc hep-th
Stochastic mean-field dynamics for fermions in the weak coupling limit
假设平均场以外的剩余相互作用的影响很弱，并且具有很短的记忆时间，本文提出了两种用马尔可夫量子跃迁近似处理费米子系统关联的方法。首先提出了一个简化的情况下引入的波动超出平均场。在这个理论中，剩余相互作用和单体密度矩阵之间的部分量子关联被忽略，并且由态对$D=| Φ_a > < Φ_b |/< Φ_b . |Φ_a >$形成的多体密度之间发生跳跃，其中$| Φ_a >$和$| Φ_b >$是单粒子态的反对称化产物。讨论了随机平均场（SMF）理论，并将其应用于球形$^{40}$ Ca核在两体接触作用统计系综影响下的振动.然而，这一框架过于简单，无法解释波动和耗散。在本文的第二部分中，在不对量子关联进行近似的情况下，得到了另一种量子跳跃方法。在两粒子-两空穴剩余相互作用的限制下，关联系统的单体密度矩阵的演化转化为一个林德布拉德方程。相关的耗散动力学可以通过写为$D = | Φ>< Φ|$的密度之间的量子跳跃来模拟，其中$| Φ>$是归一化的斯莱特行列式。给出了单粒子波函数的随机薛定谔方程。
2006-01-16 cond-mat.str-el nucl-th quant-ph
Copenhagen Quantum Mechanics
在我们的量子力学课程中，测量通常是顺便教授的，作为一个涉及波函数丑陋坍缩的特殊过程。难怪我们要寻找比哥本哈根解释更令人满意的替代方案。但这忽略了一个事实，即这种方法非常适合现代测量理论及其条件态和量子轨道的概念。此外，我们所知道的哥本哈根解释是20世纪50年代后期的发展，一些早期的先驱，如玻尔，并没有谈到波函数坍缩。事实上，如果我们把这些早期的观点与后来的退相干理论结合起来，就会出现一个更令人满意的哥本哈根量子力学版本，在这个版本中，波函数的坍缩被看作是一种无害的记账手段。在此过程中，我们解释了为什么混沌系统导致波函数在宏观尺度上迅速传播，这意味着薛定谔猫态是正常的，而不是在物理学家的实验室产生的好奇心。然后，我们描述了一个量子系统的条件状态如何关键取决于系统是如何监测说明这与一个衰变的原子监测与到达时间的光子探测器的例子，导致玻尔的量子跳跃。另一方面，其他类型的检测导致更平滑的行为，提供了另一个互补的例子。最后，我们解释如何出现经典行为，包括经典力学，但也热力学。
2015-11-03 hep-th quant-ph
Coherent Qubit Measurement in Cavity-Transmon Quantum Systems
本文将1987年的原子荧光理论扩展至腔-Transmon量子比特系统，通过将腔视为量子系统分析非厄米有效哈密顿量下的演化，发现下一个光子统计呈高度非指数性，可实现比腔寿命更短的快速读出，且大色散极限下短时间跃迁检测的固有误差趋于零。
2023-06-06 hep-th physics.atom-ph quant-ph
Realistic model for radiation-matter interaction
本文提出了一个现实的模型，描述辐射物质的相互作用。这是通过第一量子化的推广来实现的，其中麦克斯韦方程组被解释为薛定谔方程的电磁分量。这一图景得到了补充，因为我们把电子和光子看作是三维空间中的真实粒子，遵循的是从与它们相关联的粒子波函数导出的引导条件。电子的引导条件取自玻姆力学，而光子速度被定义为坡印廷矢量与电磁能量密度之间的比率。许多粒子的情况下被认为是，考虑到他们的统计特性。将该方法应用于一个二能级系统，对自发发射、兰姆位移、散射、吸收、色散、共振荧光和真空场等都给出了满意的描述。该模型充分地描述了光子与原子系统之间的纠缠引起的量子跃迁，对量子计算机和量子信息系统中的量子器件的模拟具有重要的意义。一个可能的相对论推广，连同它的关系QED。
2004-06-21 quant-ph
Quantum effects in plasmas
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心）；Universität Rostock（罗斯托克大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)（先进系统理解中心）
探讨等离子体中量子效应的重要性，分析其在暖密物质和惯性约束聚变中的影响，总结理论方法和模拟技术。
2026-04-04 physics.plasm-ph quant-ph
Quantum Causality, Stochastics, Trajectories and Information
从量子随机学和信息学的现代观点出发，重新审视了量子力学的发现史及其解释的悖论。有人认为，在正统的量子力学中，没有像事件这样的量子现象学的位置。量子测量理论的发展，由冯·诺依曼发起，贝尔的隐变量理论的概念批评表明了解决这一危机的可能性。这可以通过分离动力学生成元的代数和势（量子）和实际（经典）可观测量的扩展代数来实现。后者，称为beables，形成了所有可观察量代数的中心，因为唯一可见的（宏观）可观察量必须与任何隐藏的（微观）可观察量兼容。结果表明，在这种方法中，量子因果关系可以恢复事件增强量子力学（事件力学）的形式的超选择规则的相容性的一致的历史与统计可预测的未来。以非破坏原理的形式应用这一规则导致了冯·诺依曼投影假设的统计推断，也导致了更一般的瞬时事件、自发定域（即量子跳跃）和状态扩散（即连续轨迹）的量子信息动力学。这以狄拉克边值问题和简化过滤方程的形式给出了臭名昭著的退相干和测量问题的动态解，从冯·诺伊曼、薛定谔和波尔开始的许多著名数学家和物理学家都未能成功解决这些问题。
2002-08-13 hep-th math.PR quant-ph
Quantum optics with quantum gases: controlled state reduction by designed light scattering
光晶格中超冷气体的腔增强光散射构成了一种测量反作用形式可控的量子测量。散射光子的时间分辨计数改变了原子的状态，而没有粒子损失，实现了量子非破坏（QND）测量。条件动力学是由光电探测事件（量子跳跃）和无计数过程之间的相互作用。新兴的原子多体状态的类别可以通过光学几何和光频率来选择。沿衍射最大角（布拉格角）的光探测产生原子数压缩态，而沿衍射最小角的光探测导致腔模中不同原子数的宏观叠加态（薛定谔猫态）。对腔场透射强度的测量可以得到原子数压缩态或宏观叠加态，这取决于测量结果。我们分析的叠加相对于错过计数的鲁棒性，并发现透射测量产生更强大的和可控的叠加态比通过散射在衍射最小值。
2009-06-16 cond-mat.other physics.atom-ph physics.optics
On the Transition from the Quantum to the Classical Regime for Massive Scalar Particles: A Spatiotemporal Approach
如果时空是预先假定的，则含有一个有质量标量粒子的量子系统的薛定谔方程的解$ψ(\vec x, t)$的坐标表示具有{ \it优先状态}。然后，可以围绕要适当选择的时空轨迹${\vec x}_c(t)$执行密度矩阵$ρ(\vec x, t) = |ψ(\vec x, t)|^2$（以及更一般地维格纳函数）的多极展开。一组特殊的解$ψ_{EMWF}(\vec x, t)$，命名为{ \it Efest Ewave functions }（EMWF），其特征在于以下条件：（i）位置算符的量子期望值在任何时候都与搜索到的经典轨迹$< ψ_{EMWF} | {\hat {\vec x}} | ψ_{EMWF}> = {\vec x}_c(t)$一致：这只有在偶极子消失时才可能;（ii）Efest定理对位置和动量算符的期望值成立：将其应用于EMWF，则会得到{ \it经典轨迹的封闭牛顿运动方程，其中有效力是牛顿力加上非牛顿项（阶数为$\hbar^2$或更高），具体取决于概率分布的更高多极数$ρ$。}这些结果可以推广到N粒子系统和相对论量子力学。这与玻尔的观点基本一致：制备过程的宏观描述、某些中间步骤以及对涉及大质量粒子的实验的最终结果的检测，都是由这些“经典的{ \it有效}量子数”主导的。在退相干的框架下，当约化密度矩阵中的粒子和指针波函数都是EMWF时，得到了从{ \it不当量子}混合到{…
2012-07-05 gr-qc hep-th physics.atom-ph
