波函数坍缩是什么意思?

2022-08-18 09:41

1个回答
假设量子基态为 A, A非, 又假设叠加态为

B = c1A + c2A非 (1)

从性质上来看,我们总可以认为 B有一部分属于A,另一部分属于A非,于是有,归一化的叠加态为

Bn= rA + (1-r)A非 (2)

0<=r<=1

现在来考虑Bn 所包含的相对信息量,显然相对信息量以A或A非为参照物是合适的,比如考虑“又死又活”的薛定鄂猫相对于“死”或“活”包含多少信息是合适的。

于是我们形成了两种泛有序对

(A,Bn) (3-1)
(A非,Bn) (3-2)

我们要问:(3-1)和(3-2)取什么形式所包含的信息量最大呢?

现在考虑(3-1)的泛有序对所对应的广义集合
A + Bn = (1+r)A + (1-r)A非 (4)
这个广义集合所对应的信息熵为
H= -(1+r)/2log2 ((1+r)/2) - (1-r)/2log2 ((1-r)/2) (5)
显然当 (1+r)/2 = (1-r)/2, 或 r=0时, 信息熵H取最大值Hmax
Hmax=1(比特) (6)
此时 (A,Bn) = (A, A非) (7)

再考虑(3-2)的泛有序对所对应的广义集合
A非+Bn = rA+ (2-r)A非 (8)
这个广义集合所对应的信息熵为
H= -r/2log2 (r/2) - (2-r)/2log2 ((2-r)/2) (9)
显然当 r/2 = (2-r)/2 , 或 r=1时, 信息熵H取最大值Hmax
Hmax = 1(比特) (10)
此时 (A非,Bn) = (A非, A) (11)

于是我们得出结论:波函数从叠加态坍缩成A或A非至少从某种意义上符合最大熵(最大信息量)原理。
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