Проблема измерения остаётся одной из главных нерешённых задач квантовой физики. Соседние работы в архиве исследуют коллапс волновой функции, квантовые измерения и запутанность, но часто ограничиваются абстрактными моделями или частными случаями. Данная статья развивает Q-модель объективного поля, которая предлагает конкретный механизм коллапса через усиление амплитуд, и впервые применяет её к реалистичным состояниям кота Шрёдингера, включая двухмодовые запутанные состояния.
Авторы моделируют систему и измеритель как одномодовые поля, а измерение квадратуры x как параметрическое усиление амплитуды x(t). Для описания динамики используются связанные стохастические дифференциальные уравнения вперёд-назад, где амплитуда x распространяется назад во времени от будущего граничного условия, а p — вперёд от начального. Граничные условия выводятся из Q-функции и функции Вигнера начального состояния. Численно решаются уравнения для суперпозиций сжатых и когерентных состояний, включая двухмодовый случай с запутанным измерителем.
Показано, что при усилении амплитуды x(t) формируются ветви, соответствующие различным собственным значениям, и правило Борна воспроизводится в пределе большого усиления. Для макроскопического измерителя результат измерения определяется уже в момент tm, когда связь с измерителем завершена, что согласуется с макроскопическим реализмом. Постселектированные распределения амплитуд x и p, обусловленные исходом измерителя, имеют дисперсии, нарушающие соотношение неопределённостей, что указывает на их скрытый характер. Коллапс волновой функции описывается как двухстадийный процесс: усиление создаёт ветви, а затем информация о дополнительной переменной p теряется, что приводит к проекции состояния системы.
Работа демонстрирует, что Q-модель объективного поля даёт конкретный механизм коллапса, совместимый с макроскопическим реализмом, в отличие от подходов, основанных только на декогеренции. В отличие от соседних работ, которые часто ограничиваются абстрактными суперпозициями, здесь рассматриваются реалистичные состояния кота Шрёдингера, включая запутанные двухмодовые состояния, что приближает модель к экспериментальной проверке. Это укрепляет позиции скрытых переменных, которые не конфликтуют с теоремой Белла благодаря ослабленным предположениям о локальности.
Модель может быть расширена на многомодовые системы и непрерывные измерения, а также проверена в экспериментах с параметрическим усилением и состояниями кота Шрёдингера. Возможно исследование связи с гравитационным коллапсом и квантовой космологией, где проблема измерения также стоит остро.
Результаты могут повлиять на интерпретацию квантовой механики и на разработку квантовых технологий, где понимание коллапса важно для коррекции ошибок.
Следующим шагом может стать экспериментальная проверка предсказаний модели на платформах с оптическими котами Шрёдингера и сверхпроводящими кубитами.
Статья напрямую связывает проблему измерения с давним спором о полноте квантовой механики, поднятым Шрёдингером и Эйнштейном, и предлагает решение через скрытые переменные, совместимые с макроскопическим реализмом.
Кот Шрёдингера был предложен как насмешка над копенгагенской интерпретацией, но сегодня состояния кота создаются в лабораториях с сотнями фотонов.
Идея о том, что реальность определяется измерением, обыгрывается в фильме «Интерстеллар», где квантовые данные передаются через червоточину.