¿Cuál es la diferencia entre la decoherencia cuántica y el colapso de la función de onda?

La decoherencia es más general de lo que estoy a punto de presentar, pero supongo que está principalmente interesado en la aplicación del problema de medición, por lo que me centraré en eso.

Primero, medición y colapso: lo primero que debe comprender sobre la QM (estándar) es que la evolución del tiempo (sin medición) es lo que llamamos lineal. Esto significa “si A se convierte en B y C se convierte en D, entonces una superposición de A y C se convierte en una superposición de B y D.” Ahora: supongamos que hacemos una medición de si una partícula está “aquí” o “allí . “Ahora, si está” aquí “, deberíamos escribir” aquí “en nuestro cuaderno; si está “allí”, deberíamos escribir “allí” en nuestro cuaderno. Por lo tanto, si la partícula está en una superposición de “aquí” y “allí”, entonces (de acuerdo con esta formulación) deberíamos estar en una superposición de escribir “aquí” y escribir “allí”. Por supuesto, solo observamos uno o el otro, y aquí es donde entra en juego el colapso. Muchos mundos dicen que ambos entran en juego, pero usted (en lo que respecta a su experiencia) solo observa uno. Las teorías del colapso espontáneo (la evolución moderna de la interpretación de Copenhague) esencialmente niegan la linealidad anterior cuando entran en juego grandes cosas y dicen que solo una u otra sucede realmente. Hablando desde una perspectiva de muchos mundos porque creo que en realidad es más simple, el colapso es lo que observas cuando entras en una superposición.

La decoherencia tiene que ver con lo que sucede después. Esencialmente, lo que se mide en la mecánica cuántica no es el estado de un sistema, sino el estado del mundo. Tomemos la medida “aquí / allá” que mencioné antes. Antes de medir, el mundo estaría en una superposición de dos estados: “aquí y no has medido” y “allí y no has medido”. Tenga en cuenta que si revuelve la partícula, entonces estas dos cosas se mezclan: esto es donde la interferencia entra en juego.

Ahora, veamos qué sucede después de tomar la medida. Ahora, es “aquí y sabes que está aquí” y “allí y sabes que está allí”. Ten en cuenta que solo revolver la partícula no hará que estos dos estados mundiales se mezclen ahora, porque estás en estados diferentes. Esta es la idea de la decoherencia: para recuperar su superposición, también tendría que codificarse, y de la manera perfecta para llegar exactamente al estado al que habría ido si midiera la dirección opuesta de la partícula Dado que hay tantas cosas que tienes que revolver sobre ti mismo, esto es esencialmente imposible, por lo que las dos ramas ahora más o menos no pueden interferir, es decir, no ocurren cosas cuánticas entre las dos ramas. Esta es una parte de la cantidad de teóricos de muchos mundos que explican por qué vemos el colapso sin colapso en realidad.

Ahora, como dije, la decoherencia es más general: para los intérpretes de Copenhague, ocurre cuando todo tipo de sistemas “más grandes” interactúan con los más pequeños, no solo con los observadores. Por lo tanto, no, estrictamente hablando, la decoherencia y el colapso no están en conflicto; sin embargo, a menudo se practican, porque la decoherencia no se lleva a este contexto, sino más bien como un tema de conversación de muchos mundos.

Entonces, para revisar sus subpuntos respondidos hasta ahora: (1) Según los teóricos de muchos mundos, sí, esencialmente. (2) puede ser; Depende del contexto. (4) Algunos de cada uno: son fenómenos generales que no están directamente en desacuerdo, pero tienden a competir debido a cómo se usan.

Ahora, diferencia de fase. Primero: las superposiciones no son todas iguales. Si tiene estados A y B, puede hablar sobre A + B, pero también puede hablar sobre AB o A + iB. La idea de una diferencia de fase (creo; puede tener un contexto diferente del que no estoy al tanto) es que, aunque dije que dos cosas interfieren si mezclarlas, en cierto sentido, lo que es más exacto es que interfieren si una cosa te da una B y la otra te da un iB o un -B. En ese caso, la diferencia de fase sería, en cierto sentido, ese coeficiente … Tengo la sensación de que hay más en el contexto de la decoherencia, así que dejaré de hablar antes de decir algo falso debido a la divergencia lingüística en cómo Se utiliza el término.

Finalmente, sobre el principio de incertidumbre: muy poco. Básicamente, hay dos características independientes de QM: la primera es la superposición y la incertidumbre; el segundo es el enredo y la medición. (A otros también, por supuesto, les gusta la cuantización, pero relevante dos.) La decoherencia y el colapso son la última categoría, el principio de incertidumbre es el primero, y explica exactamente por qué requeriría una digresión mucho más larga que no es relevante para el resto de su pregunta.

En realidad, esto es algo complicado porque es una consecuencia de la interpretación de Copenhague y el formalismo asociado con ella.

La decoherencia es complicada, pero es esencialmente la supresión de la interferencia de ondas. Se puede encontrar una explicación más profunda en The Role of Decoherence in Quantum Mechanics.

El colapso de la función de onda es esencialmente la eliminación de todas las demás probabilidades una vez que hace una observación. Por lo tanto, antes de la observación, hay varias probabilidades de que la partícula (digamos) se pueda encontrar en varios lugares, pero una vez observada, esa probabilidad es 1, y todos los demás desaparecen. Lo que realmente significa depende de su interpretación de lo que es una función de onda y de lo que hace la observación, por lo que su pregunta es realmente en la primera parte de qué formalismo acepta.