

QUEST
Misurazione quantistica
In questa pagina troverai informazioni su cosa sia una misurazione quantistica. Inizia dalla sezione che ti sembra più semplice o più vicina ai tuoi interessi (gioca - Play, scopri - Discover, o impara - Learn), poi esplora le altre per vedere come la tua comprensione cambia e si amplia!
“A causa di questa separazione tra ciò che esiste realmente e ciò che si vede quando si osserva un sistema quantistico, l'atto di vedere, l'atto di osservazione o di misurazione, riveste un ruolo speciale nella meccanica quantistica, ruolo che non aveva mai avuto nella meccanica classica.”
—
Sean Carroll
Play
Escape Quantum è un gioco in prima persona e presenta una serie di enigmi in cui gli oggetti cambiano posizione quando non li stai osservando (misurando). Tra questi oggetti ci sono chiavi e tessere necessarie per aprire le porte e proseguire nel gioco.
Crediti:
Taryn Allen
Steven Dunn
Contatti:
TarynAllen.GameDev@gmail.com
https://tarynallen.portfolio.site/
steven.p.dunn01@gmail.com
https://stevendunn.myportfolio.com/
Discover
Scopri di più
Nelle varie voci della sezione Scopri di Quest introduciamo molti concetti importanti utilizzando gli esperimenti di Stern-Gerlach (SG) e analizzando come i fasci di atomi si dividono in presenza dei campi magnetici dell'apparato SG.
Nella MQ la natura probabilistica del processo di misurazione è considerata fondamentale. Infatti il postulato di misurazione (interpretazione minima) afferma che, al momento della misurazione della componente verticale dello spin, uno spin in uno stato $| \psi \rangle = c_{\uparrow} | \uparrow \rangle + c_{\downarrow} | \downarrow \rangle$ può dare esiti “su” o “giù” con probabilità $p_{\uparrow} = |c_{\uparrow}|^2$ e $p_{\downarrow} = |c_{\downarrow}|^2$, rispettivamente. Inoltre, se ad esempio si ottiene il risultato “su”, lo stato dello spin diventa immediatamente $| \uparrow \rangle$ (e analogamente per il risultato “giù”). Questo effetto, ovvero il cambiamento improvviso di stato durante la misurazione, è il cosiddetto “collasso della funzione d’onda” o, in termini più moderni, “riduzione di stato”. Si noti inoltre che ciò non avviene se lo stato del sistema prima della misurazione era uno dei possibili stati post-misurazione (anziché una loro sovrapposizione), poiché lo stato rimane inalterato dalla misurazione (ad esempio, misurare la componente verticale di uno spin nello stato $| \uparrow \rangle$ produce il risultato “su” e lascia il sistema nello stesso stato). Ciò è coerente con le osservazioni illustrate nella pagina sulla sovrapposizione, relativa a due apparati di SG consecutivi orientati in modo identico: gli spin che escono dal primo apparato in direzione verso l'alto sono stati misurati nello stato $| \uparrow \rangle$, quindi nel secondo apparato deviano verso l'alto con probabilità $p = 1$. Di conseguenza, dal secondo apparato emerge un solo fascio. Invece, poiché $|\uparrow\rangle = ( |\leftarrow\rangle + |\rightarrow\rangle ) / \sqrt{2}$, come spiegato nella stessa voce di Quest, se la seconda misurazione viene eseguita lungo la direzione orizzontale $x$, la probabilità di entrambi i risultati, “sinistra” o “destra”, è $1/2$.
Si noti che, secondo il postulato, la misurazione altera drasticamente lo stato del sistema. Ad esempio trasforma uno spin con una componente verticale ben definita in uno spin con una componente orizzontale ben definita e una verticale completamente indeterminata. È importante sottolineare che ciò non è causato da una “mancanza di precisione” nella misurazione, nel senso che lo stato non viene modificato a causa di condizioni incontrollate o imperfezioni nella procedura di misurazione. Si tratta di un aspetto fondamentale della FQ. Infatti, l’apparato di Stern-Gerlach senza l’ostacolo non altera affatto lo stato del sistema (vedi la voce sul comportamento ondulatorio), nonostante coinvolga più magneti rispetto all’apparato a magnete singolo (introdotto nella voce sullo stato quantistico), per il quale la direzione dello spin in uscita rivela la sua componente di spin e, quindi, la modifica. In altre parole, ciò che altera lo stato del sistema è rendere fisicamente disponibile l'informazione. Questo è ciò che consideriamo come misurazioni nella MQ: processi fisici che determinano l'entità di una grandezza fisica. In pratica, l'apparato di Stern-Gerlach modificato introdotto nella voce “comportamento ondulatorio” non sta più effettuando una misurazione quando rimuoviamo il blocco.
Learn
In questo link approfondiamo il terzo postulato della meccanica quantistica relativo alle misurazioni quantistiche. Si tratta ancora in parte di una questione di interpretazione, a causa delle controversie ancora in corso relative al cosiddetto problema della misurazione quantistica.
Si prega di notare che il documento è disponibile solo in inglese.
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