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Gianfranco (talk | contribs) (Created page with "==3. Quantum instruments== ===3.1. A few words about the quantum formalism=== Denote by <math display="inline">\mathcal{H}</math> a complex Hilbert space. For simplicity, we assume that it is finite dimensional. Pure states of a system <math>S</math> are given by normalized vectors of <math display="inline">\mathcal{H}</math> and mixed states by density operators (positive semi-definite operators with unit trace). The space of density operators is denoted by <math>S...") |
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==3. | ==3. Instruments quantiques== | ||
===3.1. | ===3.1. Quelques mots sur le formalisme quantique=== | ||
Dénotons par <math display="inline">\mathcal{H}</math> un espace de Hilbert complexe. Pour simplifier, nous supposons qu'il est de dimension finie. Les états purs d'un système <math>S</math> sont donnés par des vecteurs normalisés de <math display="inline">\mathcal{H}</math> et les états mixtes par des opérateurs de densité (opérateurs semi-définis positifs avec trace unitaire). L'espace des opérateurs de densité est noté<math>S</math>(<math display="inline">\mathcal{H}</math>). L'espace de tous les opérateurs linéaires en <math display="inline">\mathcal{H}</math> est désigné par le symbole <math display="inline">\mathcal{L}(\mathcal{H})</math>. À son tour, il s'agit d'un espace linéaire. De plus, <math display="inline">\mathcal{L}(\mathcal{H})</math> est l'espace de Hilbert complexe avec le produit scalaire, <math display="inline"><A|B>=TrA^*B</math>. Nous considérons des opérateurs linéaires agissant en <math display="inline">\mathcal{L}(\mathcal{H})</math>. Ils sont appelés superopérateurs. | |||
La dynamique de l'état pur d'un système quantique isolé est décrite par l'équation de Schrödinger : | |||
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où <math display="inline">\hat{\mathcal{H}}</math> est l'hamiltonien du système. Cette équation implique que l'état pur <math>\psi(t)</math> évolue unitairement <math>\psi(t)= \hat{U}(t)\psi_0</math>, où <math>\hat{U}(t)=e^{-it\hat{\mathcal H}}</math> est un groupe paramétrique d'opérateurs unitaires, <math>\hat{U}(t):\mathcal{H}\rightarrow \mathcal{H}</math>. En physique quantique, l'Hamiltonien <math display="inline">\hat{\mathcal{H}}</math> est associé à l'énergie observable. La même interprétation est utilisée en biophysique quantique (Arndt et al., 2009<ref>Arndt M., Juffmann T., Vedral V. | |||
Quantum physics meets biology | |||
HFSP J., 3 (6) (2009), pp. 386-400,</ref>). Cependant, dans notre modélisation de type quantique décrivant le traitement de l'information dans les biosystèmes, l'opérateur <math display="inline">\hat{\mathcal{H}}</math> n'a pas de couplage direct avec l'énergie physique. C'est le générateur d'évolution décrivant les interactions d'information. | |||
La dynamique de Schrödinger pour un état pur implique que la dynamique d'un état mixte (représenté par un opérateur de densité) est décrite par l'équation de ''von Neumann'' : | |||
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