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==4. | ==4. Instrumentos cuánticos del esquema de medidas indirectas.== | ||
El modelo básico para la construcción de instrumentos cuánticos se basa en el esquema de medidas indirectas. Este esquema formaliza la siguiente situación: los resultados de la medición se generan a través de la interacción de un sistema <math>S</math> con un aparato de medida <math>M</math> .Este aparato consiste en un dispositivo físico complejo que interactúa con <math>S</math> y un puntero que muestra el resultado de la medición, digamos girar hacia arriba o hacia abajo. Un observador solo puede ver las salidas del puntero y asocia estas salidas con los valores del observable.<math>A</math> para el sistema <math>S</math>.Así, el esquema de medición indirecta implica: | |||
# | # los estados del sistemas <math>S</math> y el aparato <math>M</math> | ||
# | # El operador <math>U</math> representando la dinámica de interacción para el sistema <math>S+M</math> | ||
# | # el metro observable <math>M_A</math> dando salidas del puntero del aparato <math>M</math>. | ||
Un modelo de medición indirecta, introducido en Ozawa (1984)<ref name=":Ozawa M (1984)">Ozawa M. Quantum measuring processes for continuous observables. J. Math. Phys., 25 (1984), pp. 79-87. Google Scholar</ref> como un "proceso de medición (general)", es un cuádruple | |||
<math>(H,\sigma,U,M_A)</math> | <math>(H,\sigma,U,M_A)</math> | ||
que consta de un espacio de Hilbert <math>\mathcal{H}</math> ,un operador de densidad <math>\sigma\in S(\mathcal{H})</math>, Un operador unitario <math>U</math>sobre el producto tensorial de los espacios de estado de <math>S</math> y <math>M,U:\mathcal{H}\otimes\mathcal{H}\rightarrow \mathcal{H}\otimes\mathcal{H}</math>y un operador hermitiano <math>M_A</math> on <math>\mathcal{H}</math> . Por este modelo de medida, el espacio de Hilbert <math>\mathcal{H}</math>describe los estados del aparato <math>M</math>, El operador unitario <math>U</math> describe la evolución temporal del sistema compuesto <math>S+M</math>, El operador de densidad <math>\sigma</math> describe el estado inicial del aparato <math>M</math> , y el operador hermitiano <math>M_A</math> describe el metro observable del aparato <math>M</math>. Entonces, la distribución de probabilidad de salida. <math>Pr\{A=x\|\sigma\}</math>en el estado del sistema <math>\sigma\in S(\mathcal{H})</math> es dado por | |||
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dónde <math>E^{M_{A}}(x)</math> es la proyección espectral de <math>M_A</math> para el valor propio <math>x</math>. | |||
El cambio de estado <math>\sigma</math> del sistema <math>S</math> causado por la medición para el resultado <math>A=x</math> se representa con la ayuda del mapa <math>\Im_A(x)</math>en el espacio de operadores de densidad definidos como | |||
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dónde <math>Tr_\mathcal{H}</math>es la traza parcial sobre <math>\mathcal{H}</math> . Entonces, el mapa <math>x\rightarrow\Im_A(x)</math> resultar ser un instrumento cuántico. Así, las propiedades estadísticas de la medida realizada por cualquier modelo de medida indirecta <math>(H,\sigma,U,M_A)</math>se describe mediante una medida cuántica. Resaltamos que, a la inversa, cualquier instrumento cuántico puede representarse mediante el modelo de medición indirecta (Ozawa, 1984).<ref name=":Ozawa M (1984)">Ozawa M. Quantum measuring processes for continuous observables. J. Math. Phys., 25 (1984), pp. 79-87. Google Scholar</ref>Así, los instrumentos cuánticos caracterizan matemáticamente las propiedades estadísticas de todas las medidas cuánticas físicamente realizables. |