論文の概要: Quantum States Seen by a Probe: Partial Trace Over a Region of Space

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.10501v1
• Date: Fri, 15 Mar 2024 17:39:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-18 16:01:36.215514
• Title: Quantum States Seen by a Probe: Partial Trace Over a Region of Space
• Title（参考訳）: 量子状態、宇宙の領域に部分的痕跡
• Authors: Quentin Ansel,
• Abstract要約: 部分的トレース演算は、デコヒーレンス効果と量子測定において重要な役割を果たす。 空間の特定の領域における量子状態を制限するために使うことができる。 縮小状態は、空間範囲に制限のある理想的なプローブによって検出できる状態として解釈される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The partial trace operation is usually considered in composite quantum systems, to reduce the state on a single subsystem. This operation has a key role in the decoherence effect and quantum measurements. However, partial trace operations can be defined in more generic situations. In particular, it can be used to restrict a quantum state (for a single or several quantum entities) on a specific region of space, the rest of the universe being treated as an environment. The reduced state is then interpreted as the state that can be detected by an ideal probe with a limited spatial extent. In this paper, such an operation is investigated for systems defined on a Fock Hilbert space. A generic expression of the reduced density matrix is computed, and it is applied to several case studies: eigenstates of the number operator, coherent states, and thermal states. These states admit very different behaviors. In particular, (i) a decoherence effect happens on eigenstates of the number operator (ii) coherent or thermal states remain coherent or thermal, but with an amplitude/temperature reduced non-trivially by the overlap between the field and the region of interest.
• Abstract（参考訳）: 部分的トレース演算は通常、単一のサブシステムの状態を減らすために、複合量子系において考慮される。 この操作は、デコヒーレンス効果と量子測定において重要な役割を果たす。 しかし、部分的トレース演算はより一般的な状況で定義することができる。 特に、空間の特定の領域における量子状態(1つまたは複数の量子実体)を制限するために使用することができ、残りの宇宙は環境として扱われる。 縮小状態は、空間範囲に制限のある理想的なプローブによって検出できる状態として解釈される。 本稿では、フォックヒルベルト空間上で定義された系に対してそのような演算を考察する。 還元密度行列の一般的な式を計算し、数演算子の固有状態、コヒーレント状態、熱状態といったいくつかのケーススタディに適用する。 これらの状態は、非常に異なる振る舞いを許容する。 特に (i)数値演算子の固有状態にデコヒーレンス効果が発生する (II)コヒーレント状態または熱状態は、コヒーレント状態または熱状態のままであるが、磁場と関心領域の重なりによって振幅/温度が非自明に減少する。

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