Quantum Trajectories and Measurements in Continuous Time pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Gregoratti, Matteo

出品人:

页数:339

译者:

出版时间:

价格:$ 123.17

装帧:

isbn号码:9783642012976

丛书系列:

图书标签:

量子轨迹
连续时间
量子测量
开放量子系统
量子动力学
斯托卡斯蒂克过程
量子信息
非平衡态
量子光学
量子基础

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具体描述

This course-based monograph introduces the reader to the theory of continuous measurements in quantum mechanics and provides some benchmark applications. The approach chosen, quantum trajectory theory, is based on the stochastic SchrAdinger and master equations, which determine the evolution of the a-posteriori state of a continuously observed quantum system and give the distribution of the measurement output. The present introduction is restricted to finite-dimensional quantum systems and diffusive outputs. Two appendices introduce the tools of probability theory and quantum measurement theory which are needed for the theoretical developments in the first part of the book. First, the basic equations of quantum trajectory theory are introduced, with all their mathematical properties, starting from the existence and uniqueness of their solutions. This makes the text also suitable for other applications of the same stochastic differential equations in different fields such as simulations of master equations or dynamical reduction theories. In the next step the equivalence between the stochastic approach and the theory of continuous measurements is demonstrated. To conclude the theoretical exposition, the properties of the output of the continuous measurement are analyzed in detail. This is a stochastic process with its own distribution, and the reader will learn how to compute physical quantities such as its moments and its spectrum. In particular this last concept is introduced with clear and explicit reference to the measurement process. The two-level atom is used as the basic prototype to illustrate the theory in a concrete application. Quantum phenomena appearing in the spectrum of the fluorescence light, such as Mollowa (TM)s triplet structure, squeezing of the fluorescence light, and the line width narrowing, are presented. Last but not least, the theory of quantum continuous measurements is the natural starting point to develop a feedback control theory in continuous time for quantum systems. The two-level atom is again used to introduce and study an example of feedback based on the observed output.

《量子纠缠的神秘回响：深入探索宏观世界的微观之舞》本书并非探究量子力学理论本身，而是将目光投向那些隐藏在日常宏观现象背后，却由微观量子世界微妙规律所驱动的引人入胜的故事。我们将一起踏上一段旅程，揭示量子纠缠、叠加态以及概率波等概念，如何在看似坚固的现实中编织出意想不到的联系，并最终以我们能够感知的方式展现出来。想象一下，我们手中的咖啡杯，它之所以能保持温度，不仅仅是简单的传导和对流，更深层的原因在于构成杯子和咖啡的原子、分子层面，其内部的粒子始终处于一种动态的、相互作用的量子态。即使我们无法直接观测到这些微观粒子的行为，它们的“集体表现”却汇聚成了我们所见的宏观热力学现象。本书将深入剖析这种“涌现”的奇妙过程，解释宏观物理定律如何在量子层面的统计行为中找到根基。我们将从“量子纠缠”这一最令人费解但又至关重要的现象入手。纠缠，就好比两个粒子之间建立了一种超越时空的神秘连接。无论它们相距多远，一个粒子的状态改变会瞬间影响到另一个粒子的状态，这种“超距作用”曾让爱因斯坦深感困扰。然而，正是这种看似违反直觉的关联，构成了许多现代量子技术的基础。本书将以生动的例子，比如量子通信中纠缠态的利用，阐释这种量子关联如何被“驯服”，并转化为信息传递的安全保障。我们将探讨，当大量粒子处于纠缠状态时，它们所展现出的宏观行为又会呈现出何种独特的性质？例如，某些材料的超导性，是否就是其内部大量电子进入某种集体纠缠态的宏观体现？接着，我们将目光聚焦于“量子叠加态”。这个概念直观上挑战了我们的日常经验：一个物体可以同时处于多种状态。一个硬币在落地前，似乎既不是正面也不是反面，而是一种“正面+反面”的叠加。然而，一旦我们去观测它，它就会“坍缩”到其中一种确定的状态。那么，这种叠加态是如何在宏观世界中留下痕迹的呢？本书将探讨，例如在超导材料中，电子可以同时“流动”和“不流动”的叠加状态，从而解释为何它们能在零电阻下导电。我们还会审视生物体内是否存在量子叠加现象的影响，比如光合作用过程中能量传递的高效性，是否与光子在某种程度上处于叠加态有关，使其能够“同时”探索多条可能的路径？ “概率波”是量子力学描述粒子行为的核心概念。我们习惯于用确定的轨迹来描绘一个物体，但微观粒子更像是弥散开来的概率云，其位置和动量都只能用概率来描述。这种概率性的描述，并非是我们观测能力的局限，而是粒子本身的内在属性。那么，这种概率性的微观行为是如何在宏观层面演变成看似确定性的规律的呢？我们将深入探讨统计物理学如何利用量子力学的概率描述来解释宏观现象，例如气体分子的运动和分布，其看似杂乱无章，但整体上遵循着清晰的热力学规律。本书将阐述，正是大量的微观粒子概率行为的“平均效应”，造就了我们所见的宏观世界中的秩序和确定性。除了理论上的探讨，本书还将引入“量子测量”的概念，但这里的测量并非狭义的量子力学测量，而是指我们在宏观世界中“感知”和“确定”事物状态的过程。当我们将一个温度计插入水中，我们实际上是在与水分子进行一次“宏观测量”，这个过程虽然看似简单，但其背后也蕴含着微观层面能量的交换和状态的改变。我们将探讨，宏观测量是如何“干扰”或“影响”微观粒子的量子态，以及这种相互作用如何最终塑造我们所观察到的宏观结果。例如，探测一个材料的磁性，就需要将它置于磁场中，而这个磁场本身就是一种对微观磁矩的“宏观驱动”，最终使材料展现出宏观的磁场响应。本书特别强调的是，我们并非在解释量子力学的数学框架或推导过程，而是试图用更易于理解的语言，结合丰富的类比和现实世界的例子，来揭示量子世界如何“渗透”并塑造我们所处的宏观环境。我们将避免使用复杂的量子算符和希尔伯特空间，而是聚焦于概念本身及其在实际现象中的应用。例如，在材料科学领域，量子纠缠和叠加态对于理解和设计新型材料至关重要。超导体、拓扑材料、以及用于量子计算的量子比特，都离不开对这些量子现象的深刻理解。本书将以非专业人士也能理解的方式，阐述这些概念如何帮助科学家们设计出具有前所未有性能的新材料。在生物学领域，尽管生物体是庞大的宏观系统，但越来越多的研究表明，量子效应在生命过程中扮演着至关重要的角色。从DNA的复制到酶的催化效率，再到鸟类的导航机制，都可能与量子现象的存在息息相关。我们将探讨这些前沿的科学发现，并解释量子原理如何为我们理解生命的奥秘提供新的视角。在信息科学领域，量子纠缠和叠加态是构建强大量子计算机和实现安全量子通信的基石。本书将介绍这些量子技术是如何利用微观世界的奇特性质，来解决经典计算机无法企及的复杂问题。我们将描绘量子信息时代即将到来的图景，以及它将如何改变我们的社会和生活。本书的写作风格力求通俗易懂，富含启发性。我们希望通过对日常生活现象的深入剖析，展现隐藏在其中的量子之美，并激发读者对科学探索的浓厚兴趣。我们相信，即使没有深厚的物理学背景，每个人也能领略到量子世界对我们所处宏观世界的深刻影响。总而言之，《量子纠缠的神秘回响：深入探索宏观世界的微观之舞》旨在为读者提供一个全新的视角，去审视我们所熟悉的世界。它不是关于量子公式的教科书，而是关于量子如何以令人惊叹的方式，在宏观层面留下的印记。通过本书，你将学会用“量子”的眼光去观察世界，理解那些看似平凡的现象背后，所蕴藏的深刻而又令人着迷的微观规律。我们邀请您一同踏上这段引人入胜的探索之旅，发现隐藏在日常之下的量子之舞。