Quantum nondemolition measurement (original) (raw)
Quantum Nondemolition (QND) Measurement (deutsch: zerstörungsfreie Quantenmessung) ist eine Messung eines quantenmechanischen Systems, welche die Integrität des Systems und der Werte der gemessenen Observablen erhält. Das erlaubt es, das gleiche System wiederholt zu messen. Zerstörungsfrei bedeutet nicht, dass die Wellenfunktion nicht kollabiert. Eine QND-Messung kann man sich jedoch als ideale Quanten-Projektions-Messung vorstellen. QND-Messungen sind experimentell extrem schwierig durchzuführen.
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | Quantum Nondemolition (QND) Measurement (deutsch: zerstörungsfreie Quantenmessung) ist eine Messung eines quantenmechanischen Systems, welche die Integrität des Systems und der Werte der gemessenen Observablen erhält. Das erlaubt es, das gleiche System wiederholt zu messen. Zerstörungsfrei bedeutet nicht, dass die Wellenfunktion nicht kollabiert. Eine QND-Messung kann man sich jedoch als ideale Quanten-Projektions-Messung vorstellen. Die meisten Geräte, die in der Lage sind, einzelne Teilchen zu detektieren und seine Position zu messen, zerstören dabei das Teilchen. Im günstigeren Fall stört die Messung das Teilchen, so dass es unmittelbar nach der Messung nicht mehr im gemessenen Eigenzustand ist. Eine perfekte QND-Messung des Orts eines Teilchen würde, im Gegensatz dazu, das Teilchen am gemessenen Ort belassen. QND-Messungen sind experimentell extrem schwierig durchzuführen. (de) Quantum nondemolition (QND) measurement is a special type of measurement of a quantum system in which the uncertainty of the measured observable does not increase from its measured value during the subsequent normal evolution of the system. This necessarily requires that the measurement process preserve the physical integrity of the measured system, and moreover places requirements on the relationship between the measured observable and the self-Hamiltonian of the system. In a sense, QND measurements are the "most classical" and least disturbing type of measurement in quantum mechanics. Most devices capable of detecting a single particle and measuring its position strongly modify the particle's state in the measurement process, e.g. photons are destroyed when striking a screen. Less dramatically, the measurement may simply perturb the particle in an unpredictable way; a second measurement, no matter how quickly after the first, is then not guaranteed to find the particle in the same location. Even for ideal, "first-kind" projective measurements in which the particle is in the measured eigenstate immediately after the measurement, the subsequent free evolution of the particle will cause uncertainty in position to quickly grow. In contrast, a momentum (rather than position) measurement of a free particle can be QND because the momentum distribution is preserved by the particle's self-Hamiltonian p2/2m. Because the Hamiltonian of the free particle commutes with the momentum operator, a momentum eigenstate is also an energy eigenstate, so once momentum is measured its uncertainty does not increase due to free evolution. Note that the term "nondemolition" does not imply that the wave function fails to collapse. QND measurements are extremely difficult to carry out experimentally. Much of the investigation into QND measurements was motivated by the desire to avoid the standard quantum limit in the experimental detection of gravitational waves. The general theory of QND measurements was laid out by Braginsky, Vorontsov, and Thorne following much theoretical work by Braginsky, Caves, Drever, Hollenhorts, Khalili, Sandberg, Thorne, Unruh, Vorontsov, and Zimmermann. (en) Квантовые неразрушающие измерения — особый вид измерений квантовой системы, при которых неопределенность измеряемой квантовой наблюдаемой не увеличивается от его измеренного значения в ходе последующей нормальной эволюции системы. Они обязательно требуют, чтобы процесс измерения сохранял физическую целостность измеряемой системы и, кроме того, предъявляют требования к соотношению между оцениваемыми наблюдаемыми и собственным гамильтонианом системы. В некотором смысле, КНИ являются "классическим" и наименее возмущающим типом измерений в квантовой механике. Большинство устройств, способных обнаружить одну частицу и измерить ее координату, сильно изменяют состояние частицы в пространстве в процессе измерения, например, фотоны разрушаются при ударе о экран. Также измерение может просто изменить состояние частицы непредсказуемым образом; тогда второе измерение, независимо от того, насколько быстро оно проведено после первого, не гарантирует нахождения частицы в том же самом месте. Даже для идеальных, "первого рода" , в которых частица находится в измеренном собственном состоянии сразу после измерения, последующая свободная эволюция частицы вызовет быстро растущую неопределенность в положении. Напротив, измерение импульса (а не координаты) свободной частицы может быть КНИ, потому что распределение импульса сохраняется у частицы с собственным гамильтонианом p2/2m. Поскольку гамильтониан свободной частицы коммутирует с оператором импульса, собственное состояние импульса также является собственным состоянием энергии, поэтому после измерения импульса его неопределенность не увеличивается вследствие свободной эволюции. Обратите внимание, что термин "неразрушающие" не подразумевает, что волновая функция не коллапсирует. КНИ крайне трудно осуществить экспериментально. Большая часть исследований в области КНИ была вызвана целью превысить точность, задаваемую стандартным квантовым пределом при экспериментальном обнаружении гравитационных волн. Также возможно применение КНИ при квантовых вычислениях. Общая теория КНИ была изложена Брагинским, Воронцовым и Торном после многочисленных теоретических работ Брагинского, Кейвса, Древера, Холленхорта, Халили, Сандберга, Торна, Унру, Воронцова и Циммермана. (ru) |
| dbo:wikiPageExternalLink | http://www.physorg.com/news151237167.html http://www.physorg.com/news197873165.html http://physicsworld.com/cws/article/news/30913 |
| dbo:wikiPageID | 12901731 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 7703 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1114319309 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Quantum_mechanics dbr:Vladimir_Braginsky dbr:Measurement_in_quantum_mechanics dbr:Gravitational_waves dbr:Cooperativity dbr:Optical_depth dbr:Projection-valued_measure dbr:Wave_function dbr:Wave_function_collapse dbc:Quantum_measurement dbr:If_and_only_if dbr:Standard_quantum_limit dbr:Observable dbr:Atomic_decay |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:Reflist |
| dcterms:subject | dbc:Quantum_measurement |
| gold:hypernym | dbr:Type |
| rdfs:comment | Quantum Nondemolition (QND) Measurement (deutsch: zerstörungsfreie Quantenmessung) ist eine Messung eines quantenmechanischen Systems, welche die Integrität des Systems und der Werte der gemessenen Observablen erhält. Das erlaubt es, das gleiche System wiederholt zu messen. Zerstörungsfrei bedeutet nicht, dass die Wellenfunktion nicht kollabiert. Eine QND-Messung kann man sich jedoch als ideale Quanten-Projektions-Messung vorstellen. QND-Messungen sind experimentell extrem schwierig durchzuführen. (de) Quantum nondemolition (QND) measurement is a special type of measurement of a quantum system in which the uncertainty of the measured observable does not increase from its measured value during the subsequent normal evolution of the system. This necessarily requires that the measurement process preserve the physical integrity of the measured system, and moreover places requirements on the relationship between the measured observable and the self-Hamiltonian of the system. In a sense, QND measurements are the "most classical" and least disturbing type of measurement in quantum mechanics. (en) Квантовые неразрушающие измерения — особый вид измерений квантовой системы, при которых неопределенность измеряемой квантовой наблюдаемой не увеличивается от его измеренного значения в ходе последующей нормальной эволюции системы. Они обязательно требуют, чтобы процесс измерения сохранял физическую целостность измеряемой системы и, кроме того, предъявляют требования к соотношению между оцениваемыми наблюдаемыми и собственным гамильтонианом системы. В некотором смысле, КНИ являются "классическим" и наименее возмущающим типом измерений в квантовой механике. (ru) |
| rdfs:label | Quantum Nondemolition Measurement (de) Quantum nondemolition measurement (en) Квантовые неразрушающие измерения (ru) |
| owl:sameAs | freebase:Quantum nondemolition measurement wikidata:Quantum nondemolition measurement dbpedia-de:Quantum nondemolition measurement dbpedia-ru:Quantum nondemolition measurement https://global.dbpedia.org/id/4tfh1 |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Quantum_nondemolition_measurement?oldid=1114319309&ns=0 |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Quantum_nondemolition_measurement |
| is dbo:knownFor of | dbr:Vladimir_Braginsky |
| is dbo:wikiPageRedirects of | dbr:Non-demolition_measurement dbr:Nondemolition_measurement dbr:Quantum_Nondemolition_Measurement dbr:Quantum_Nondemolition_measurement dbr:Quantum_Nondemolition dbr:Quantum_non-demolition dbr:Quantum_non-demolition_measurement dbr:Quantum_nondemolition |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Quantum_noise dbr:Non-demolition_measurement dbr:Nondemolition_measurement dbr:Vladimir_Braginsky dbr:Index_of_physics_articles_(Q) dbr:Internal_measurement dbr:Rydberg_atom dbr:Timeline_of_quantum_computing_and_communication dbr:Wheeler's_delayed-choice_experiment dbr:Quantum_Nondemolition_Measurement dbr:Quantum_Nondemolition_measurement dbr:Cross-phase_modulation dbr:January–March_2020_in_science dbr:Dan_Walls dbr:Cavity_optomechanics dbr:QND dbr:Yoshihisa_Yamamoto_(scientist) dbr:Squeezed_states_of_light dbr:Quantum_Nondemolition dbr:Quantum_non-demolition dbr:Quantum_non-demolition_measurement dbr:Quantum_nondemolition |
| is dbp:knownFor of | dbr:Vladimir_Braginsky |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Quantum_nondemolition_measurement |