Сфера Блоха

[Владислав]

И именно поэтому, частица, обладающая спином, будет чутко реагировать на наличие магнитного поля в пространстве.

То есть спин электрона реагирует не только на магнитный момент электрона, на его собственное магнитное поле?
Но полей таких вокруг ужос сколько много штук и все поля имеет собственные направления от подвижного "источника" как  из центра сферы? Эти "магнитные" поля не интерферируют, не "складываются и не вычитаются".

Но это же чистой воды заведомая лажа, что возможных состояний всего 2.

Да, Согласен - меж двумя крайностями (маргинальностями) бесконечно много промежуточных "стояний".  Редко бывает слепой или глухой на 100%. Чаще частично в разной степени.
Но полей таких вокруг ужос сколько много штук и все поля имеет собственные направления от подвижного "источника" - они и внесут "искажения". Вот если бы электрон был один во вселенной ...

[valeriy]

В вашей модели есть как бы одно выделенное направление, обусловленное магнитным полем, и всего 2 возможных состояния

1) частица, имеющая магнитный момент, взаимодействует с электромагнитным полем, существующим в данном объеме пространства, ведет себя подобно волчку, прецессирующему вокруг направления магнитного поля в месте пребывания частицы. Вообще говоря, флуктуации ЭМ поля задают сложный паттерн этой прецессии. И на сфере Блоха кончик этой миниатюрной магнитной стрелки совершает исключительно сложные блуждания. Все такие блуждания строго описываются объединением группы движений SU(2) и теорий электромагнитного поля Максвелла. Иными словами, когда перед физиком ставится задача описать такие движения в ЭМ поле с каким-то сложным профилем, для него не составит труда дать такое описание.

2) Но перед экспериментатором стоит задача измерить прецессию такого магнитного волчка, который является квантовым объектом. Относительно чего его можно измерить? Относительно магнитного поля, предварительно заданного в пространстве, т.е., имеющего вполне определенную величину и направление. Такое ведущее поле, имеющее заданное направление, называют полем квантования. И результатом измерения в таком поле является проекция спина частицы на это поле. То есть, задав какое-то направление, скажем вдоль оси z,  измеряют амплитуду ρ_z, соответствующую z-компоненте спина σ_z. Чтобы измерит все три амплитуда, надо провести три независимые процедуры, задавая оси квантования по всем трем ортогональным направлениям x, y, z.

[valeriy]

То есть спин электрона реагирует не только на магнитный момент электрона

По сути, физической величиной является магнитный момент частицы. Замечено, что магнитному моменту частицы можно поставить в соответствие целочисленные или полу-целочисленные значения, которые названы спином частицы. А далее начинается алгебра с этими числами, облегчающая отслеживать теоретически поведение магнитных моментов частиц в тех или иных ЭМ полях

[ppv]

В описании кубита |0> и |1> ортогональны, а на рисунке сферы Блоха - коллинеарны

Qubit

Это не ответ. Какая именно фраза из ссылки объясняет, почему в кубите ортогональность, а на рисунке - они же на одной оси?

[ppv]

мы приходим к понятию сферы Блоха, если запишем   α и β  как
α = cos(θ/2) и β = sin(θ/2).

Что в этом уравнении означает угол θ/2? На рисунке (здесь и везде) он не показан и в текстах не описан. Есть угол θ. Что это за угол? В словесном описании. Типа "угол между направлениями вектора-кубита и базисного вектора |0>".

И ещё. Просьба вести речь о фотонах (с целым спином). Поэтому ещё вопрос, чтобы быть уверенным, что мы понимаем это одинаково. Фотон в состоянии |0> с достоверностью проходит через поляризатор с вертикальным направлением поляризации. Фотон в состоянии |1> с достоверностью проходит через поляризатор с горизонтальным направлением поляризации. Иначе (поменять поляризаторы местами) оба фотона с достоверностью поглощаются поляризаторами. Ты согласен с этим?

[Станислав]

ведет себя подобно волчку

это фундаментальное заблуждение - волчок может иметь любую скорость вращение с любой ориентацией.
Пока вы будете мыслить категориями волчков, вы будете купаться в противоречиях. И откровенное вранье, что спин "совершает исключительно сложные блуждания". Еще большим враньем является отождествление некой системы, описываемой в кубитной терминологии, что является предметом данной темы, с "ЭМ поле с каким-то сложным профилем", которое принципиально никакими "кубитами" не описывается. Мне кажется, вы чрезмерно увлеклись макроаналогиями.

перед экспериментатором стоит задача измерить прецессию такого магнитного волчка, который является квантовым объектом

грамотный экспериментатор при постановке ему такой задачи или застрелится, или рассмеётся вам в лицо - никакая квантовая система даже в принципе не описывается магнитно-волчковыми моделями. Грамотный экспериментатор заявит, что его задача вообще не модельная, а именно эмпирическая - зарегистрировать кванты действия и только. Кто, как, какими моделями будет описывать зарегистрированное - совершенно не экспериментальная задача.

По сути, физической величиной является магнитный момент частицы

по сути физическими величинами были, есть и будут только те, что регистрируют и измеряют физические приборы. Магнитный момент частицы таковым не является, это всего лишь некое вторичное абстрактное представление в головах некоторых теоретиков на основе некоторых теорий.

[valeriy]

это фундаментальное заблуждение

Смотрите среднее выражение в этой формуле:

Здесь компоненты P_x, P_y, P_z являются компонентами вектора поляризации. Именно этот вектор ведет себя подобно волчку, прецессирующему вокруг магнитного поля, также как это делает обычный волчок, прецессирующий вокруг оси в гравитационном поле земли. Поэтому можно сколь угодно долго камлать над квантом действия, но если это камлание не дает предсказаний в исходах эксперимента, грош цена ему.

[valeriy]

Просьба вести речь о фотонах (с целым спином)

Фотон имеет спин равный единице. Так что три возможных состояния спина допустимы = +1, 0, -1. Так что реши, какие состояния ты готов выбрать для моделирования кубита. А вот спин электрона полуцелый и допускает два исхода = -1/2, +1/2. Это очень хорошо подходит для моделирования кубита - |0> и |1>

[Владислав]

Собственно, спин частицы - это всего-лишь математическое число, за которым стоит конкретная физическая характеристика, называемая магнитным моментом.

И как от этих слов рождается "квантовый объект" ?
Какой натуральный объект заведомо квантовый, а какой нет?

Момент есть произведение силы на плечо. Сила величина векторная - момент тоже. Все величины легко измерить, а не назначить!

Магнитный момент, основная величина, характеризующая магнитные свойства вещества.
Элементарным источником магнетизма считают замкнутый ток. Из опыта и классической теории электромагнитного поля следует, что магнитные действия замкнутого тока (контура с током) определены, если известно произведение (М) силы тока i на площадь контура s (М = i s/c  в СГС системе единиц, с —скорость света). Вектор М и есть, по определению, М. м.
Все величины у частицы не измерить, но запросто есть соблазн назначить!

И именно поэтому, частица, обладающая спином, будет чутко реагировать на наличие магнитного поля в пространстве.

И так всё же "квантовым объектом" может быть только не виртуальная (естественная, натуральная) частица ?
---   ----

Слово "квантовый" давно досужими прилагается к любому "существительному" мнимому или натуральному

[valeriy]

Магнитный момент, основная величина, характеризующая магнитные свойства вещества.
Элементарным источником магнетизма считают замкнутый ток

Да, казалось бы чего проще - электрон вращается вокруг оси, таким образом существует замкнутый ток (поскольку у электрона есть заряд), а следовательно индуцируется и магнитное поле. Но было подсчитано, что при таком верчении будут реализоваться скорости на периферии, превышающие скорость света. Это уже нонсенс. Поэтому полагается, что магнитный момент частицы (а он реально измеряем) имеет квантовую природу. И он кратен целому или полуцелому числе. Квантовая природа проявляется в разности между ближайшими спиновыми состояниями s и s+1. Разность равна строго единице

[Владислав]

имеет квантовую природу

что же это за "порода"?

Спин (от англ. spin — вертеть[-ся], вращение) — собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого.

... чем является фотон света в текущий момент времени, волной или частицей? Или свет всегда является и частицей и волной одновременно?

Значит ли это, что если назвали объект квантовым, то он  априори "дуален" (двуликий Янус)  - одновременно ведет себя как частица и как волна?

Квантовая природа сознания в этом отношении вполне приемлема для суперпозиции состояний без селекции альтернатив.

Ха! Сознание - оно то как волна о берег бьёт, то как молок по голове стучит исподтишка ...

Как в песне прошлых лет:

Все стало вокруг голубым и зеленым,
В ручьях забурлила, запела вода,
Вся жизнь потекла по весенним законам,
Теперь от любви не уйти никуда,
Не уйти никуда, никуда.

Всё стало вдруг квантовым по природе!

Все тела (системы вселенной) что-то излучают во вне и все излучения есть в натуре как некие частицы.
Как мелкий песок, они волной витают по воле ветра гравитационного, магнитного и пр. Витают как смерч или как снежинки в пургу, снежинки в метель или песок пустыни в бурю.

Тогда и любое поле - магнитное, электрическое, гравитационное, радиационное и  ещё какого-то...  тоже двойственно - оно состоит одновременно и из  частиц и движется волной, импульсами - корпускулярно-волновой дуализм. Любое поле - материя в форме мельчайших частиц.

Так можно вслух мнить?  
 

[valeriy]

Спин (от англ. spin — вертеть[-ся], вращение) — собственный момент импульса элементарных частиц

Спин является объектом, существующим в четырехмерном пространстве. Точнее., его движения лежат на трехмерной сфере, которая вложена в четырехмерное пространство. Алгебра, описывающая движения на поверхности этой сферы комплементарна алгебре, описывающей движения в нашем четырехмерном пространстве=времени. Такая комплементарность удивительна тем, первая алгебра описывает обычные вращения этой трехмерной сфере , а вторая алгебра описывает преобразования Лоренца четырехмерного пространства-времени.  Получается, что эти оба пространства соприкасаются в месте, где в данный момент пребывает частица. Вообщем, вот такая загогулина вырисовывается на данный момент.

чем является фотон света в текущий момент времени, волной или частицей?

Чтобы ответить на этот вопрос, следует сначала понять что такое физический вакуум. В свое время физики отвергли концепцию эфира, не удосужившись попыткой переосмыслить его в ключе квантовых проявлений. Но идея эфира была не такая уж и плохая. Она восходит корнями к идеи Гюйгенса о том, что в каждой точке пространства существует переизлучатель света, который включается в работу всякий раз, как только его достигает приходящая световая волна. Также уместно вспомнить токи смещения, введенные Максвеллом, для того, чтобы обяснить прохождение ЭМ волны через пустое пространство. Теперь можно сказать, что Гюйгеновсие вибраторы представляются виртуальными парами электрон-позитрон. Электрон и позитрон никогда не аннигилируют до абсолютного нуля, но всегда пребывают в танце смерти, удерживаясь на одной из нижних Боровских орбит. А токи смещения Максвелла представляются переходами этих пар с одной орбиты на другую под воздействием, возмущающей их ЭМ волны. Таким образом распространение ЭМ-волны через пустое пространство, напоминает эффект домино, где костяшками этого домино являются пары электрон-позитрон.

[Станислав]

Спин является объектом

как-то странно читать, что спин является объектом. Вообще-то спин - это одно из свойств квантовой системы. Это геометрическая модель спина, его векторное представление в той же сфере, будет объектом как и любой иной вектор. Но векторное представление спина - далеко не единственно возможное модельное представление.
Это очень плохо, когда совершенно перестаем различать физическую сущность и конкретное модельное представление. Самое глубокое заблуждение - начинать воспринимать какую-то частную модель как истину в последней инстанции.

Чтобы ответить на этот вопрос, следует сначала понять что такое физический вакуум

а может вначале что-то зарегистрировать физическим прибором?
Типа - найти это в действительности.
Так, к сведению:
НАУКА - сфера человеческой деятельности, функция которой - выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности.
Пока идет прямая пропаганда все того же глубокого заблуждения - навязывание познания как заучивание некого писания в качестве истины в последней инстанции.

[Участник]

Теперь и сами говорите прямым текстом, что квант действия - это модель (интерпретация).
Если позволите, небольшой вопрос: чем характеризуется ваш квант действия, и - почему он не может быть системой (по вашим словам), допустим, с неким начальным и конечным состояниями?

да, я прямым текстом заявляю - не только можно, но и нужно действительность моделировать как можно детальнее. А более детального моделирования действительности, чем поквантовое моделирование, нет и быть не может. Поэтому моделирование действительности должно начинаться с моделирования кванта действия.
Квант действия не может быть системой, поскольку не состоит из частей по определению. Квант действия - далее не делимый элемент, характеризуемый инвариантной для любой физической теории величиной - постоянной Планка. Модель кванта действия должна отвечать достаточно надежно установленному эмпирическому множественному правилу:
Луи де БРОЙЛЬ "Революция в физике" - "Действие всегда выражается в виде произведения некоторых величин, имеющих геометрическую природу, на соответствующие величины, имеющие динамическую природу".
Измышление помимо непосредственно регистрируемого физическими приборами кванта действия еще что-то без всякой на то необходимости, типа - волны вероятности, квантовые системы, состояния, кубиты ... это значит заведомо обрекать себя на неудачу и бесконечное копание во внутренних противоречиях, совершенно обязательных для всего недействительного.
Хотя и в измышлениях есть свои прелести - безработица вам не будет грозить.

Ещё несколько вопросов, если позволите.
Если ваш "квант действия" - не делится, и соответственно - не имеет начала и конца (или, другими словами, не может быть системой с начальным и конечным состояниями), то значит он находится вне времени и вне пространства?
Каким образом, в таком случае, вы собираетесь описывать им СОБЫТИЯ, происходящие во времени и пространстве?
Каким образом ваши физические (т.е. временные и сколько-то-там-мерные) "приборы" выдают вневременной и внепространственный "квант"?
Что такое в вашей теории - время?
И что такое - пространство?
Каким образом ваши "кванты действия" соединяются друг с другом, образуя составные вещи?

[ppv]

Просьба вести речь о фотонах (с целым спином)

Фотон имеет спин равный единице. Так что три возможных состояния спина допустимы = +1, 0, -1. Так что реши, какие состояния ты готов выбрать для моделирования кубита. А вот спин электрона полуцелый и допускает два исхода = -1/2, +1/2. Это очень хорошо подходит для моделирования кубита - |0> и |1>

Вики: Корпускулярная модель электромагнитного взаимодействия приписывает фотону спин, равный ±1; это означает, что спиральность фотона равна ±h.
Другая цитата: Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью) ±1
Третья: Кол-во спиновых состояний = 2
Четвертая: Спин (спиральность) фотона в единицах приведенной постоянной Планка равен +1 или -1 и либо совпадает с направлением распространения, либо противоположен ему.
БСЭ: Спин (собственный момент количества движения) Ф. равен 1 (в единицах ħ = h/2π, где h = 6,624․10-27 эрг․сек – постоянная Планка), и, следовательно, Ф. относится к Бозонам. Частица со спином J и ненулевой массой покоя имеет 2J + 1 спиновых состояний, различающихся проекцией спина, но в связи с тем, что уФ. m0 = 0, он может находиться только в двух спиновых состояниях с проекциями спина на направление движения ± 1; этому свойству Ф. в классической электродинамике соответствует поперечность электромагнитной волны.

Конечно, есть и такое: если у фотона (а фотон это бозон) спин равен (+1), то, отдав один квант вращения по часовой стрелке, спин фотона станет нулевым: (+1) - (+1) = 0. Фотон с нулевым спином не вращается.

Вообще-то, меня интересуют ответы на два моих вопроса, а не на этот, "пожелательный". Поэтому, если для тебя это принципиально и, чтобы не отклоняться от моих вопросов в смежные теоретические обсуждения, ответь, пожалуйста, для случая полуцелых спинов.