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Gianfranco (talk | contribs) (Created page with "==4. Quantum instruments from the scheme of indirect measurements== The basic model for construction of quantum instruments is based on the scheme of indirect measurements. This scheme formalizes the following situation: measurement’s outputs are generated via interaction of a system <math>S</math> with a measurement apparatus <math>M</math> . This apparatus consists of a complex physical device interacting with <math>S</math> and a pointer that shows the result of me...") |
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==4. | ==4. Strumenti quantistici dallo schema delle misurazioni indirette== | ||
Il modello base per la costruzione di strumenti quantistici si basa sullo schema delle misurazioni indirette. Questo schema formalizza la seguente situazione: gli output della misurazione sono generati tramite l'interazione di un sistema <math>S</math> con un apparato di misurazione <math>M</math>. Questo apparato è costituito da un dispositivo fisico complesso che interagisce con <math>S</math> e da un puntatore che mostra il risultato della misurazione, diciamo spin up o spin down. Un osservatore può vedere solo gli output del puntatore e associa questi output ai valori dell'osservabile <math>A</math> per il sistema <math>S</math>. Pertanto, lo schema di misurazione indiretta prevede: | |||
# | # gli stati dei sistemi <math>S</math> e dell'apparato <math>M</math> | ||
# | # l'operatore <math>U</math> che presenta le dinamiche di interazione per il sistema <math>S+M</math> | ||
# | # il misuratore osservabile <math>M_A</math> che fornisce le uscite del puntatore dell'apparato <math>M</math> | ||
Un ''modello di misurazione indiretta'', introdotto in Ozawa (1984)<ref>Ozawa M. Quantum measuring processes for continuous observables. J. Math. Phys., 25 (1984), pp. 79-87. Google Scholar</ref> come un "processo di misurazione (generale)", è uno quadrupla <math>(H,\sigma,U,M_A)</math> costituito da uno spazio di Hilbert <math>\mathcal{H}</math>, un operatore di densità <math>\sigma\in S(\mathcal{H})</math>, un operatore unitario <math>U</math> sul prodotto tensoriale degli spazi di stato di <math>S</math> e<math>M,U:\mathcal{H}\otimes\mathcal{H}\rightarrow \mathcal{H}\otimes\mathcal{H}</math> e un operatore Hermitiano <math>M_A</math> su <math>\mathcal{H}</math>. Con questo modello di misurazione, lo spazio di Hilbert <math>\mathcal{H}</math> descrive gli stati dell'apparato <math>M</math>, l'operatore unitario <math>U</math> descrive l'evoluzione nel tempo del sistema composito <math>S+M</math>, l'operatore di densità <math>\sigma</math> descrive lo stato iniziale dell'apparato <math>M</math> e l'operatore Hermitiano <math>M_A</math> descrive il contatore osservabile dell'apparato <math>M</math>. Quindi, la distribuzione di probabilità di uscita <math>Pr\{A=x\|\sigma\}</math> nello stato del sistema <math>\sigma\in S(\mathcal{H})</math> è data da | |||
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dove <math>E^{M_{A}}(x)</math> è la proiezione spettrale di <math>M_A</math> per l'autovalore <math>x</math>. | |||
Il cambiamento dello stato <math>\sigma</math> del sistema <math>S</math> causato dalla misurazione per l'esito <math>A=x</math> è rappresentato con l'ausilio della mappa <math>\Im_A(x)</math> nello spazio degli operatori di densità definiti come | |||
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dove <math>Tr_\mathcal{H}</math> è la traccia parziale su <math>\mathcal{H}</math>. Quindi, la mappa <math>x\rightarrow\Im_A(x)</math> risulta essere uno strumento quantistico. Pertanto, le proprietà statistiche della misurazione realizzata da qualsiasi modello di misurazione indiretta <math>(H,\sigma,U,M_A)</math> sono descritte da una misurazione quantistica. Osserviamo che viceversa qualsiasi strumento quantistico può essere rappresentato tramite il modello di misura indiretta (Ozawa, 1984).<ref>Ozawa M. Quantum measuring processes for continuous observables. J. Math. Phys., 25 (1984), pp. 79-87. Google Scholar</ref> Pertanto, gli strumenti quantistici caratterizzano matematicamente le proprietà statistiche di tutte le misurazioni quantistiche realizzabili fisicamente. |
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