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量子测量中的不确定性:量子层析成像。 (英语) Zbl 1506.81021号

摘要:与量子系统(S)相关的观测值形成了一个非交换代数(mathcal{A} _秒\). 假设密度矩阵可以由观测值的期望值确定。但是\(\mathcal{A} _秒\)承认内自同构\(a\mapsto-uau^{-1}\),\(a,u\in\mathcal{A} _秒\),\(u^\ast u=uu^\ast=𝟙),以便其单个元素只能在幺正变换之前识别。因此,由于\(operatorname{Tr}\rho(uau^\ast)=\ operatorname{Tr}(u^\ast\rho u)a\),在量子力学中只能确定\(\rho\)的谱或其特征多项式。正如我们将要解释的那样,在局域量子场论中,(rho)根本无法确定。然而,阿贝尔代数不具有内部自同构,因此测量装置可以确定阿贝尔代数中观测值的平均值{A} _(_M)\子集\数学{A} _秒\)(\(M\)表示测量,\(S\)表示系统)。我们研究扩展(rho|{mathcal)中的不确定性{A} _(_M)}\)到\(\rho|_{\mathcal{A} _秒}\)(其中的测定意味着测量{A} _秒\))并设计一个协议来确定{A} _秒}\相等),通过确定{A} _(_M)}\)对于不同的\(\mathcal选择{A} _(_M)\). 我们提出和研究的问题是Kadison-Singer定理的推广。我们给出了一个例子,其中系统(S)是一个圆上的粒子,实验测量了耦合到(S)的磁场(B)的阿贝尔代数。(B)的测量值提供了关于因运算符混合而导致的系统(S)状态(rho)的信息。附录中讨论了冯·诺依曼熵的相关不确定度原理,改编了之前的工作I.Białynicki-BirulaJ.迈基尔斯基[“波动力学中信息熵的不确定性关系”,《公共数学物理》第44、129–132页(1975;doi:10.1007/BF01608825)]到目前的情况。

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第81页,共18页 量子态层析成像,量子态识别
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