Введение

Процесс, при котором квантовая система принимает определенное состояние, алгоритм решения ограничений.

В квантовой механике коллапс волновой функции, также называемый редукцией вектора состояния, происходит, когда волновая функция, изначально находящаяся в суперпозиции нескольких собственных состояний, сводится к единственному собственному состоянию в результате взаимодействия с внешним миром. Это взаимодействие называется наблюдением и является сутью измерения в квантовой механике, связывающего волновую функцию с классическими наблюдаемыми, такими как положение и импульс. Коллапс – один из двух процессов, посредством которых квантовые системы эволюционируют во времени; другой – непрерывная эволюция, описываемая уравнением Шрёдингера. Расчеты квантовой декогерентности показывают, что при взаимодействии квантовой системы с окружающей средой суперпозиции, по-видимому, сводятся к смесям классических альтернатив. Важно отметить, что объединенная волновая функция системы и окружающей среды продолжает подчиняться уравнению Шрёдингера на протяжении всего этого кажущегося коллапса. Однако, что еще более важно, этого недостаточно для объяснения фактического коллапса волновой функции, поскольку декогерентность не приводит к редукции до единственного собственного состояния. Исторически, Вернер Гейзенберг первым использовал идею редукции волновой функции для объяснения квантовых измерений.

Математическое описание

В квантовой механике каждое измеримое физическое количество квантовой системы называется наблюдаемой, которая, например, может быть положением и импульсом, но также энергией, компонентами спина и так далее. Наблюдаемая действует как линейный оператор на состояния системы; её собственные векторы соответствуют квантовым состояниям (то есть собственным состояниям), а собственные значения – возможным значениям наблюдаемой. Совокупность пар собственных состояний и собственных значений представляет все возможные значения наблюдаемой. Обозначая собственное состояние как |ψ⟩, а соответствующее наблюдаемое значение как a, любое произвольное состояние квантовой системы может быть выражено в виде вектора, используя обозначения Дирака (бра-кет):

Кеты |ψ⟩ задают различные доступные квантовые "альтернативы", то есть конкретные квантовые состояния. Волновая функция является конкретным представлением квантового состояния. Следовательно, волновые функции всегда могут быть выражены как собственные состояния наблюдаемой, хотя обратное не всегда верно.