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witch_girl

金虫 (文坛精英)

[交流] 【求助】态叠加原理 已有4人参与

假设有两组数量分别为2n的粒子,第一组的每个粒子都处在叠加态上,即|0>+|1>,(省略了系数),第二组有n个粒子处在态|0>上,n个粒子处在态|1>上。那么,这两组粒子在实质上有什么区别,怎样区分这两组粒子?谢谢~~~
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e102840

木虫 (著名写手)

A Hiker


tongling921(金币+1):3x 2010-04-07 23:25
这个取决于第二组粒子的状态
第一组是线性叠加态,是一个纯态,两个不同的态之间的相位关系是确定的
而第二个是两个态的叠加,他们之间的相位关系是不确定的
还未年轻,就已老去……
2楼2010-04-07 21:49:01
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xia_chong

金虫 (文坛精英)

优秀版主


tongling921(金币+1):3x 2010-04-07 23:25
楼上说得好!第一组是纯态,第二组是混合态,一般用密度矩阵来描述。
Godhelpsthosewhohelpthemselves!
3楼2010-04-07 21:50:53
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xia_chong

金虫 (文坛精英)

优秀版主

至于区分方法,可参考张永德的《量子力学》,里面关于密度矩阵的部分。大意如下:rou为密度矩阵,对于纯态有=,但对于混合态<,其中<>表示对态平均。
Godhelpsthosewhohelpthemselves!
4楼2010-04-07 21:52:43
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wzhiqustc

金虫 (小有名气)

★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
tongling921(金币+1):3x 2010-04-07 23:25
这两组粒子所处的状态有本质区别,区别就在于第一组粒子所处的状态带有相干性(或者讲每个粒子都处在自旋极化沿z方向的相干叠加态),而第二组粒子这没有携带这种相干性。当然如果采用密度矩阵的描述,第一组粒子处在纯态,第二组粒子处在一个混态上。
实验上很容易区分这两组粒子,假设|1>代表的是粒子自旋沿正z方向极化,那么对两组粒子都沿z方向测量其自旋极化,两组粒子给出相同结果;但如果沿x方向测自旋极化状态,那么第一组粒子只给出一种结果,那就是沿+x方向极化,但是第二组粒子给出两种可能性,沿+x,-x方向各一半的概率
5楼2010-04-07 22:40:34
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witch_girl

金虫 (文坛精英)

引用回帖:
Originally posted by e102840 at 2010-04-07 21:49:01:
这个取决于第二组粒子的状态
第一组是线性叠加态,是一个纯态,两个不同的态之间的相位关系是确定的
而第二个是两个态的叠加,他们之间的相位关系是不确定的

说的是,只是我想知道的就是这个确定的相位关系如何体现?除了运用表达式以外?
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6楼2010-04-07 23:10:46
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witch_girl

金虫 (文坛精英)

引用回帖:
Originally posted by e102840 at 2010-04-07 21:49:01:
这个取决于第二组粒子的状态
第一组是线性叠加态,是一个纯态,两个不同的态之间的相位关系是确定的
而第二个是两个态的叠加,他们之间的相位关系是不确定的

那么,这个确定的和不确定的相位关系如何体现呢,从实验或者物理本质的角度上?谢谢~~~~
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7楼2010-04-07 23:11:41
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witch_girl

金虫 (文坛精英)

引用回帖:
Originally posted by wzhiqustc at 2010-04-07 22:40:34:
这两组粒子所处的状态有本质区别,区别就在于第一组粒子所处的状态带有相干性(或者讲每个粒子都处在自旋极化沿z方向的相干叠加态),而第二组粒子这没有携带这种相干性。当然如果采用密度矩阵的描述,第一组粒子 ...

如果这里的0和1分别代表两种不同的频率,那么又会是什么样的情况呢?谢谢~~~
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8楼2010-04-08 14:09:51
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wzhiqustc

金虫 (小有名气)


小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
yzcluster:2 2010-04-19 17:00
引用回帖:
Originally posted by witch_girl at 2010-04-08 14:09:51:

如果这里的0和1分别代表两种不同的频率,那么又会是什么样的情况呢?谢谢~~~

上面只是以自旋为例,对于其它的体系也是可一的,比如说|0>,|1>代表Hamiltonian量的两个不同本征能级(自然其频率也就不同),那么可以考虑任意一个与H不对易的算符,比如说x,那么我们可以考虑算符x在这两组不同粒子中的测量得到的平均值,
第二组粒子中测得的值很简单,(<0|x|0>^2+<1|x|1>^2)/2
第一组粒子测量情况分析稍微复杂点,设第一组粒子中每个粒子所处的态为pesi=(|0>e^(i*E_0*t/h_bar)+|1>e^(i*E_1*t/h_bar+i*phi_i))/Sqrt(2),这里已经将
含时间演化部分加进来了,对于每个粒子而言,其处于|0>和|1>的叠加态,叠加态的这两个分量之间的相差一个固定相位,phi_i,它不随时间变化而变化,但是对于不同粒子它可以是不同的,最后的结果要考虑对phi_i作平均,由于将各本征太的时间部分取出,他们间固定的相位差也取出,那么我这里写的|0>,|1>就满足一般的关系式=delta_i_j;对其中某一个粒子测量其位置x,得到其态平均值为,再对不同粒子取平均,那么中含phi_i的项背平均掉,之后剩下:(<0|x|0>^2+<1|x|1>^2+2*<0|x|0><1|x|1>/2;只要x算符在两态中平均值均不为零,那么这和第一组得到的结果就不同,而多出来的那一交叉项就是其处在相干叠加态的表现;如果有一个态中x本征值为零,那么你可以另选可测量算符,只要它不和H对易,实验上总是可以鉴别这两组粒子的
9楼2010-04-08 15:41:39
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witch_girl

金虫 (文坛精英)

引用回帖:
Originally posted by wzhiqustc at 2010-04-08 15:41:39:


上面只是以自旋为例,对于其它的体系也是可一的,比如说|0>,|1>代表Hamiltonian量的两个不同本征能级(自然其频率也就不同),那么可以考虑任意一个与H不对易的算符,比如说x,那么我们可以考虑算符x在这 ...

大体上明白了,谢谢~~~
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10楼2010-04-08 18:52:12
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