Quantum violation of macroscopic realism and the transition to classical physics
量子领域和宏观经典世界的描述不仅在数学表述上，而且在基本概念和哲学后果上都有很大的不同。物理系统何时以及如何停止量子力学行为并开始经典行为，在物理学界仍然存在激烈的争论，并受到理论和实验研究的影响。本文提出了一种完全在量子理论范围内的量子-经典跃迁的方法，它与现有的模型在概念上有所不同：它既不需要涉及系统的不可控环境（退相干），也不需要改变量子定律本身（坍缩模型），而是强调由于我们的测量设备的不精确性而导致的量子现象的可观测性的限制。对于某一类时间演化来说，仅仅是这种对粗粒度测量的限制，就足以看到宏观实在论的自然出现，甚至经典牛顿定律从完整的量子形式主义中出现。但也存在“非经典”哈密顿量，即使在模糊测量或退相干下，经典时空描述系统的时间演化仍然是不可能的。有人认为，这样的哈密顿是不可能自发实现的性质，因为他们的高度复杂性。最后一部分讨论了量子随机性的起源问题，并提出了与数学不可判定性的联系。
2008-12-01 quant-ph
Unbiased Estimation of Conditional Covariance for Quantum Optomechanics
Gakushuin University（学习院大学）；RIKEN（理化学研究所）
研究量子光力学中条件协方差的无偏估计问题，通过从因果、追溯和平滑轨迹推导线性高斯估计器，解决传统方法有偏差的问题，为无偏测试宏观纠缠铺平道路，适用于多种规模的测试质量。
2026-07-22 quant-ph
Creation of macroscopic superposition states from arrays of Bose-Einstein condensates
我们考虑如何从玻色-爱因斯坦凝聚体阵列中产生宏观量子叠加。我们研究了一个系统的三个凝聚体在Fock状态，所有具有相同数量的原子，并表明，这有一个高度纠缠的叠加不同的准动量的形式。然后，我们将展示如何通过部分释放这些冷凝物并检测它们重叠的干涉图案，可以为冷凝物的其余部分创建不同相对相位的宏观叠加。我们将讨论确认这些叠加的方法。
2006-08-30 quant-ph
Applications of the Stroboscopic Tomography to Selected 2-Level Decoherence Models
在本文中，我们讨论了所谓的频闪层析成像（频闪可观测性）的二能级量子系统的选择退相干模型的可能应用。我们的推理背后的主要假设是，所分析的系统的时间演化是由一个主方程的形式$\dotρ = \mathbb{L} ρ$和宏观信息的系统是由平均值$m_i (t_j) = Tr(Q_i ρ(t_j))$的某些观测值$\{Q_i\}_{i=1} ^r $在不同的时刻测量$\{t_j\}_{j=1}^p$。频闪层析成像的目标是建立量子系统可观测性的最优判据，即$r$和$p$的最小值以及可观测量$\{Q_i\}_{i=1} ^r $的性质。
2015-06-10 math-ph math.MP quant-ph
Macroscopic superpositions require tremendous measurement devices
我们考虑宏观量子叠加的可检测尺寸的基本限制。我们认为，需要对系统加测量设备进行完全的量子力学处理，并且需要建立一个相位或方向的（经典）参考系来证明量子态。当考虑到这样一个经典的参考系的大小，我们表明，可靠地区分量子叠加态从非相干混合物需要一个测量设备，是平方大于叠加态。然而，对于中等的系统尺寸，如在以前的实验中产生的，这不是一个严格的限制，对于猫大小的宏观叠加，所需的努力很快变得棘手，需要地球大小的测量设备。我们用光子、自旋和位置的宏观叠加态来说明我们的结果。最后，我们还展示了如何通过处理相对自由度的叠加来规避这种限制。
2017-11-14 quant-ph
Coarse Graining Makes It Hard to See Micro-Macro Entanglement
观测宏观系统中的叠加和纠缠等量子效应，不仅需要一个能很好地抵御环境退相干的系统，而且需要足够的测量精度。受最近实验的启发，我们研究了光子数测量中的粗粒化对微观-宏观纠缠的可观测性的影响，这种纠缠是通过极大地放大纠缠对中的一个光子而产生的。我们比较了一个单一的量子克隆，它产生微观-宏观纠缠，并为测量和准备克隆，它产生一个可分离的微观-宏观状态所获得的结果。我们发现，两个克隆的结果的概率分布之间的距离接近于零，为一个固定的中等数量的粗粒化。因此，随着系统尺寸的增加，证明微观-宏观纠缠的存在变得越来越困难。
2012-02-19 quant-ph
Sharp energy self-determination of macroscopic quantum bodies in pure states, as a validation of the First Law of Thermodynamics
我们认为，孤立宏观物体的一大类量子纯态具有尖锐的能量分布峰值，其宽度相对于$\sim N^{-1}$和$\sim N^{-1/2}$之间的平均标度，其中$N \gg 1$是符合物体的原子数量。这些状态是任意有限或无限能量区间内能量本征态的密集叠加，衰减得足够快。能量分布的尖锐性意味着在这些状态下的封闭系统是{\it微正则}，在这个意义上，只有非常接近平均能量的能量本征态有助于它们的热力学演化。由于热力学精确地描述了宏观物体的过程，并要求封闭系统具有恒定的能量，我们的主张是，这些纯态是宏观系统的典型。能量尖锐性背后的主要假设是，如果保持不变，孤立体可以达到热平衡。我们认为，这种自锐性的能量在宏观机构表明，热力学热力学第一定律是统计的性质。
2021-07-13 quant-ph
Macroscopic quantum coherence and entanglement in mechanical systems
Institute of Quantum Science；Technology \& Frontiers Science Center for Nano-Optoelectronics, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China；Department of Physics, ETH Z\" u rich, Z\" u rich 8093, Switzerland
本文提出广延尺度和纠缠尺度两种度量，从量子相干与多体纠缠角度统一刻画宏观量子性，并利用微机械振荡器与分子衍射实验数据验证，发现10^6至10^7个原子的真正多体纠缠。
2026-10-30 quant-ph
Optimal measurements for relative quantum information
我们提供了一个最佳的测量方案来估计一对自旋系统的量子态的相对参数。我们证明了最佳测量是对系统的联合测量，这意味着它们不能通过本地操作和经典通信来实现。我们还表明，在极限的自旋之一成为宏观，我们的结果再现那些通过治疗作为一个经典的参考方向自旋。
2004-09-23 quant-ph
A perspectival version of the modal interpretation of quantum mechanics and the origin of macroscopic behavior
我们在量子力学模态解释的“透视”（“关系”、“相对态”）框架内研究观察（测量）的过程。我们表明，如果我们假设某些功能的离散性和确定性的操作中的测量设备（这可能是一个观察者的神经系统的一部分），这引起了经典的特性所观察到的属性，首先是空间定位。我们调查在何种程度上的半经典行为的对象系统本身（相对于观察系统）是需要古典性的出现。退相干是我们假设的观察机制中的一个基本要素，但事实证明，在我们的方法中，经典性质的出现不需要在对象系统层面上的环境诱导退相干。
2001-12-21 quant-ph
Reasoning about quantum systems at the macroscopic level
在这篇教学笔记中，我深入地回顾了在量子统计中使用广义正则分布的基本原理。特别注意量子熵和量子相对熵的正确定义，以及基于不完全数据的量子态重构。有两个附录中，我概述了如何广义正则分布链接到传统的统计力学的制定，以及如何古典概率演算出现在宏观层面。
2008-05-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Resonance phenomena in Macroscopic Quantum Tunneling: the small viscosity limit
我们提出了一种新的理论方法来描述宏观系统与外部辐射场相互作用的量子行为，接近共振条件。在这里，我们考虑了由双势阱描述的系统的极端欠阻尼状态。该理论包括：从一个阱到另一个阱的过渡和弛豫过程。我们模拟共振现象的rf-SQUID，其参数位于实验中通常使用的范围内。跃迁几率W对系统$ϕ_x$外驱动的依赖性显示出三个共振峰。一个峰与共振隧穿有关，另外两个峰与共振泵浦有关。与共振泵浦相关的两个峰的相对位置取决于泵浦频率$ν$和系统参数。我们的设备上的初步测量显示出低的耗散水平，并确保它们是很好的候选人，以实现新的实验中存在的外部微波辐射的适当频率的谐振现象。
2006-11-25 quant-ph
Beyond spontaneously broken symmetry in Bose-Einstein condensates
玻色-爱因斯坦凝聚体的自发对称性破缺缺不能处理相位非对角效应，因此不能解释贝尔不等式违反。我们描述的另一种情况是超出了SSB治疗：实验中，粒子从两个（可能是宏观的）冷凝源用于共轭测量的相对相位和人口。非对角相位效应的特征在于“量子角”，并通过“布居振荡”观察到，表示宏观不同状态的量子干涉（QIMDS）。
2009-12-31 quant-ph
Loophole-free test of macroscopic realism via high-order correlations of measurement
本文提出基于测量高阶关联的普适不等式，在弱信号极限下实现无解释性漏洞和非侵入可测量性漏洞的宏观实在性检验，并用量子自旋模型证明其可被违背。
2024-01-15 quant-ph
A coherence method generating macroscopic quantum features using polarization-basis control and its projection measurements of laser light
本文提出纯相干方法，通过偏振基控制和线性光学投影测量，使常规激光的正交偏振光对具备不可区分性，从而产生宏观量子特征并揭示 Bell 态所需的固定相位条件。
2024-10-02 quant-ph
Macroscopic superpositions of Bose-Einstein condensates
本文考虑两个速度相反的稀气体玻色-爱因斯坦凝聚体，一个远离光学跃迁共振失谐的单色光场从该凝聚体相干散射。在热力学极限下，当两种凝聚体之间的原子数差的相对波动消失时，玻色-爱因斯坦凝聚体之间的相对相位可以通过自发散射光子的检测而建立在叠加态中，即使凝聚体具有初始明确定义的原子数。对于有限系统，随机模拟表明，散射光子的测量导致一个随机漂移的相对相位和驱动凝聚体进入纠缠叠加的数态。这是因为根据玻色-爱因斯坦统计，到已经被占据的状态的散射被增强。
1997-08-13 cond-mat physics.atom-ph quant-ph
Relativity in binary systems as root of quantum mechanics and space-time
受玻尔“物理现象是相对于不同的实验装置观察到的”这一格言的启发，本文从一组二元元素出发，探讨了玻尔意义上的相对论概念。在这样的集合中，信息编码的最一般形式需要用四分量状态来描述。以玻尔的格言为指导，得到了SO（3，2）自旋网络形式的量子力学描述。对于大型（宏观）子网络，SO（3，2）的平坦空间近似导致庞加莱对称希尔伯特空间。四分量旋量相对于宏观子网络的位置的概念，然后提供了一个庞加莱对称的希尔伯特空间的“自由”大质量自旋1/2粒子的描述。因此，闵可夫斯基时空，配备了自旋1/2粒子，获得作为一个系统的固有属性的二元元素时，个别元素描述相对于宏观子系统。
2004-08-28 hep-th quant-ph
Pass-through Mach-Zehnder topologies for macroscopic quantum measurements
几个相对小规模的实验装置，旨在原型的未来激光引力波探测器和测试的新方法的量子测量与宏观力学对象，现在正在开发中。在这些装置中，不直接用于引力波探测，可以使用在臂中具有穿过法布里-珀罗腔的马赫-曾德尔干涉仪来代替标准的迈克尔逊/法布里-珀罗干涉仪。这种拓扑结构的优点是它不包含具有多层涂层的高反射率端镜，布朗噪声可能构成迈克尔逊/法布里-珀罗干涉仪噪声预算的主要部分。我们在这里考虑这种拓扑结构的两个变体：“普通”位置计方案和量子速度计的新变体。
2011-02-02 gr-qc quant-ph
Quantum hologram of macroscopically entangled light via the mechanism of diffuse light storage
在本文中，我们考虑了一个量子存储方案的光通过空间无序的原子气体漫传播。信号光脉冲的漫捕集可以与受激拉曼转换机制自然地结合成长寿命的自旋相干。然后光的量子态可以映射到无序的原子自旋子系统上，并可以在其中存储相对较长的时间。该存储方案可用于存储$Ψ^{(-)}$ Bell态的宏观模拟，制备的纠缠原子态可实现量子全息，为进一步的量子信息处理提供了可能.
2011-11-29 physics.atom-ph quant-ph
Spin Squeezing of Macroscopic Nuclear Spin Ensembles
为优化绝对计量灵敏度，研究将宏观核自旋系综耦合到参数调制谐振电路以产生集体自旋压缩，分析退相干和有限极化下的动力学，证明7 dB压缩可行，可抑制技术噪声、扩展灵敏度带宽，助力探测超轻暗物质等基础物理实验。
2025-02-19 hep-ph quant-ph
Macroscopic quantum tunneling in a d-wave high-Tc superconductor
人们普遍认为，层状铜氧化物高温超导体所固有的类约瑟夫森结结构为开发新量子技术的可能应用提供了一个有吸引力的舞台。另一方面，这些d波超导体中特有的低能准粒子激发可能很容易破坏所需的相干性。本文首次证明了高温超导体本征约瑟夫森结中宏观量子隧穿的可行性，并发现它具有高的经典-量子交叉温度和相对较弱的准粒子耗散.
2005-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Measurement of relative phase diffusion between two Bose-Einstein condensates
本文提出了一种测量两个不同核态或自旋超精细态的玻色-爱因斯坦凝聚体之间相对相位扩散的方法。由于宏观量子相干性，凝聚体可以与电磁场解耦。退相干和相位崩溃的速率可以由中间能级的占据或辐射的吸收来确定。
1998-06-29 cond-mat quant-ph
Study of Macroscopic Coherence and Decoherence in the SQUID by Adiabatic Inversion
我们提出了一个程序来证明量子相干性和测量退相干时间之间的不同磁通态的SQUID通过使用"绝热反转“，其中一个宏观磁通态平滑地转移到另一个，像一个自旋反转方向，通过以下缓慢移动的磁场。这是通过扫描外部施加的通量来实现的，并且取决于两个宏观状态之间的明确定义的量子相位。改变相对于退相干时间的扫描速度允许从存在这种定义明确的相位的量子区域移动到丢失相位并且抑制反转的经典区域。因此，观察反转是否发生作为扫描速度的函数提供了测量退相干时间的可能性。该方案可行性的主要要求似乎是SQUID的量子能级之间的低温弛豫时间与问题的其他时间尺度相比要长。应用程序的“量子计算机”，与SQUID的水平系统发挥的作用的量子比特，简要讨论。
2000-04-27 cond-mat quant-ph
Quantum fluctuations of the center-of-mass and relative parameters of NLS breathers
研究了NLS呼吸子宏观参数的量子涨落，非线性薛定谔方程的二阶孤子解。参数的不确定性关系推导和比较基本孤子的类似关系。我们比较了两种模型的量子场的波动周围的经典领域的玻色-爱因斯坦凝聚体的状态：一个传统的使用，计算方便的“白噪声”，和相关的噪声，假设呼吸器已被创建从一个基本的孤立子，通过应用的四个因素淬火的非线性强度。在工作中使用的理论方法非常适合于大量的粒子，$N$。因此，我们证实了宏观量子涨落的实验观察的可能性，这是由最近报道的低$N$ Bethe-anomaly结果的外推到大$N$所建议的[Phys. Rev. Lett. 119 220401（2017）]。
2020-11-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Electronic structure of superposition states in flux qubits
磁通量子比特，即被约瑟夫森结中断的小超导回路，是宏观变量量子相干性的成功实现。超导在这些循环进行$\sim 10^6$ - $10^{10}$电子，这已被解释为表明，这种电流状态的相干叠加宏观叠加类似于薛定谔的猫。我们提供了一个完整的微观分析这样的量子位，从宏观量子描述可以得出。这表明，对于实验上可获得的通量量子比特，参与叠加态的微观成分的数量是令人惊讶的，但不是微不足道的。这种相对较小的尺寸与两个分支中宏观观测值之间的巨大差异相结合，被认为是由于电子的费米统计以及这些系统中超流和费米速度值之间的巨大差异。
2010-04-13 cond-mat.supr-con quant-ph
Interference of macroscopic beams on a beam splitter: phase uncertainty converted into photon-number uncertainty
压缩真空孪生光束通常通过参量下转换产生，具有完美的光子数相关性。根据海森堡原理，这伴随着它们相对相位的巨大不确定性。通过重叠明亮的双光束分束器上，我们转换成光子数波动的相位波动和观察这种不确定性作为一个典型的“U形”的输出光子数分布。这种效应，虽然报道了原子合奏，并给予希望的相位超分辨率，从来没有观察到光束。归一化光子数差分布的形状与高阶Fock态的形状相似。它也可以通过具有人工混合相位的经典光束来模仿，但没有任何相位超分辨的前景。分束器输出处的概率分布可用于过滤输入处的宏观叠加。
2013-09-09 physics.optics quant-ph
Macroscopic quantum phenomena from the large N perspective
宏观量子现象（MQP）是一个相对较新的研究领域，具有令人兴奋的正在进行的实验和光明的前景，但令人惊讶的是，理论活动很少。MQP之所以具有智力刺激性，是因为它与宏观意味着经典的传统观点相抗衡。在这一系列的论文中，我们报告了一个系统的调查MQP的一些关键的基础问题，希望构建一个可行的理论框架，这一新的努力。在这三篇文章中讨论的三个主要主题是大N扩展，相关层次和量子纠缠的“大”尺寸的系统，有许多组件或自由度。在本文中，我们使用不同的理论在各种情况下，检查条件或标准，使宏观量子系统可以采取经典属性，更有趣的是，它保持了一些量子特征。我们在这里考虑的理论是，O（N）量子力学模型，半经典随机引力和规范/弦论;上下文包括在暴胀宇宙学中的“量子滚”，熵产生的量子等离子体弗拉索夫方程，领先的顺序和次领先的顺序大N的行为，和流体动力学/热力学极限。通过考察已经进行了详细理论分析的不同代表性系统，我们发现宏观物体中的量子现象不存在的先验好理由。
2011-06-03 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Macroscopicity and observational deficit in states, operations, and correlations
Nagoya University（名古屋大学）
本文提出统一的推断框架，通过量子统计充分性和贝叶斯逆推，定义宏观状态并引入观测不足概念，扩展了关于相干性、非热性和不对称性的资源理论，并研究了观测约束下的量子关联。
2026-03-23 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
