Dynamics of quantum transition of a particle in a potential well

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background and Objectives: Usually the quantum transition from the stationary state to another stationary state is considered instantaneous. The quantum transition consists of a perturbation of the initial state and a reduction to the final state. Therefore, an instantaneous change in the particle localization corresponding to the transition from one wave function to another at superluminal speed is unacceptable. Also, a wave train of radiation, if it occurs during the transition, cannot arise instantly. This article proposes a dynamical model of quantum transition in which the reduction to the final state occurs dynamically but not instantly. Methods: The probability amplitudes of the modes in the intermediate state arising from the initial stationary state were determined by solving a system of differential-algebraic equations. The reduction of the intermediate state to the final mode was simulated by piecewise continuous evolution with periodic zeroing of the imaginary part of the wave function. Conclusion: This model has been applied to a particle in a potential well with negative energy. The potential is chosen as the square of the hyperbolic cosecant. Such a three-level well contains two qubits. The time scale of reduction to stationary states of these qubits is hundreds of periods corresponding to the Bohr frequencies of transitions. So the quantum transition is a process with a dynamical perturbation of the initial state and a dynamical reduction to the final state. 

About the authors

Valery Ivanovich Tsoy

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0001-8055-4385
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

References

  1. Дирак П. А. М. Принципы квантовой механики. М. : Государственное издательство физико-математической литературы, 1960. 434 с.
  2. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика. М. : Наука, 1989. 768 с.
  3. Шифф Л. Квантовая механика. М. : Иностранная литература, 1959. 473 с.
  4. Левич В. Г., Вдовин Ю. А., Мямлин В. А. Курс теоретической физики : в 2 т. М. : Наука, 1971. Т. 2. 936 с.
  5. фон Нейман И. Математические основы квантовой механики. М. : Наука, 1964. 367 с.
  6. Садбери А. Квантовая механика и физика элементарных частиц. М. : Мир, 1989. 485 с.
  7. Клышко Д. Н. Квантовая оптика: квантовые, классические и метафизические аспекты // УФН. 1994. Т. 164. С. 1187–1214. https://doi.org/10.3367/UFNr.0164.199411с.1187
  8. Шрёдингер Э. Избранные труды по квантовой механике. М. : Наукa, 1976. 424 с.
  9. Менский М. Б. Квантовые измерения и декогеренция. Модели и феноменология. М. : Физматлит, 2001. 227 с.
  10. Born M. The statistical interpretation of quantum mechanics. Nobel Lecture, December 11, 1954. 12 p. URL: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1954/born/lecture (дата обращения: 27.02.2025).
  11. Валиев К. А. Квантовые компьютеры и квантовые вычисления // УФН. 2005. Т. 175. С. 3–9. https://doi.org/10.3367/UFNr.0175.200501а.0003
  12. Давыдов А. С. Квантовая механика. М. : Наука, 1973. 704 с.
  13. Цой В. И. Динамическая редукция к стационарным состояниям при квантовых измерениях // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика. 2024. Т. 24, вып. 4. С. 442–449. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2024-24-4-442-449, EDN: TIRVRK
  14. Гришанин Б. А., Задков В. Н. Перепутывающие квантовые измерения // Оптика и спектроскопия. 2004. Т. 96. С. 751–759. EDN: OXFRAE
  15. Белинский А. В. Квантовые измерения : учебное пособие. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний. 2008. 182 с.
  16. Клышко Д. Н. Основные понятия квантовой физики с операциональной точки зрения // УФН. 1998. Т. 168. С. 975–1015. https://doi.org/10.3367/UFNr.0168.199809d.0975
  17. Иванов М. Г. О единственности квантовой теории измерений для точных измерений с дискретным спектром // Труды МФТИ. 2016. Т. 8, № 1. С. 170–178. EDN: VSMADF

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).