الاختيار الإلكتروني

في ميكانيكا الكم ، يُعدّ مصطلح " الاختيار الفائق المُستحثّ بالبيئة " (einselections )، الذي صاغه فويتشخ هـ. زوريك [1]، مصطلحًا يُزعم أنه يُفسّر ظهور انهيار دالة الموجة ونشوء ^{الأوصاف الكلاسيكية للواقع} من الأوصاف الكمومية . في هذا النهج، تُوصف الكلاسيكية بأنها خاصية ناشئة تُستحثّ في الأنظمة الكمومية المفتوحة بفعل بيئاتها. نتيجةً للتفاعل مع البيئة، تُصبح الغالبية العظمى من الحالات في فضاء هيلبرت لنظام كمومي مفتوح غير مستقرة للغاية بسبب التفاعل المتشابك مع البيئة، الذي يُراقب فعليًا متغيرات مُختارة من النظام. بعد فترة فقدان الترابط ، والتي تكون عادةً أقصر بكثير من أي مقياس زمني ديناميكي آخر بالنسبة للأجسام العيانية ^{[ 2 ]} ، تتحلل الحالة الكمومية العامة إلى حالة غير مؤكدة يُمكن التعبير عنها كمزيج من حالات مؤشر بسيطة . وبهذه الطريقة، تُستحثّ البيئة قواعد اختيار فائق فعّالة. وبالتالي، فإن الانتقاء الإلكتروني يمنع الوجود المستقر للتراكبات النقية لحالات المؤشر. وتكون هذه " حالات المؤشر " مستقرة رغم التفاعل مع البيئة. وتفتقر الحالات المنتقاة إلكترونياً إلى التماسك، وبالتالي لا تُظهر السلوكيات الكمومية للتشابك والتراكب .

يجادل أنصار هذا النهج بأنه بما أن الحالات شبه المحلية، ذات الطابع الكلاسيكي في جوهرها، هي فقط التي تنجو من عملية فقدان الترابط، فإن الانتقاء الذاتي يمكن أن يفسر، من نواحٍ عديدة، ظهور واقع كلاسيكي (ظاهريًا) في كون كمومي في جوهره (على الأقل بالنسبة للمراقبين المحليين). ومع ذلك، فقد وُجهت انتقادات للبرنامج الأساسي لاعتماده على حجة دائرية (على سبيل المثال، من قِبل روث كاستنر). ^{[ 3 ]} لذا، يبقى السؤال مطروحًا حول ما إذا كان تفسير "الانتقاء الذاتي" قادرًا حقًا على تفسير ظاهرة انهيار الدالة الموجية.

عرّف زوريك الانتقاء البيئي على النحو التالي: " يؤدي فقدان الترابط إلى الانتقاء البيئي عندما تكون حالات البيئة${\displaystyle |\epsilon _{i}\rangle }$تصبح الحالات المقابلة لحالات المؤشر المختلفة متعامدة: ${\displaystyle \langle \epsilon _{i}|\epsilon _{j}\rangle =\delta _{ij}}$[ ^{1 ]​}

تتميز حالات المؤشر المُختارة ديناميكيًا بقدرتها على الاستمرار رغم المراقبة البيئية، ولذلك فهي الحالات التي تُلاحظ فيها الأنظمة الكمومية المفتوحة. يُعد فهم طبيعة هذه الحالات وعملية اختيارها الديناميكي أمرًا بالغ الأهمية. دُرست هذه العملية أولًا في سياق القياس: عندما يكون النظام عبارة عن جهاز يمكن إهمال ديناميكياته الذاتية، تُصبح حالات المؤشر حالات ذاتية لهاملتونيان التفاعل بين الجهاز وبيئته. ^{[ 4 ]} في حالات أكثر عمومية، عندما تكون ديناميكيات النظام ذات صلة، يصبح الاختيار الديناميكي أكثر تعقيدًا. تنشأ حالات المؤشر من التفاعل بين التطور الذاتي والمراقبة البيئية.

لدراسة الانتقاء الداخلي، تم تقديم تعريف عملي لحالات المؤشر. ^{[ 5 ] [ 6 ]} هذا هو معيار "غربال التنبؤ"، القائم على فكرة بديهية: يمكن تعريف حالات المؤشر بأنها تلك التي تصبح أقل تشابكًا مع البيئة أثناء تطورها. يُعد معيار غربال التنبؤ طريقةً لتحديد هذه الفكرة كميًا باستخدام الإجراء الخوارزمي التالي: لكل حالة نقية ابتدائية${\displaystyle |\psi \rangle }$، يقيس المرء التشابك المتولد ديناميكيًا بين النظام والبيئة عن طريق حساب الإنتروبيا:

${\displaystyle {\mathcal {H}}_{\Psi }(t)=-\operatorname {Tr} \left(\rho _{\Psi }(t)\log \rho _{\Psi }(t)\right)}$

أو أي مقياس آخر للتنبؤ ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} من مصفوفة الكثافة المختزلة للنظام${\displaystyle \rho _{\Psi }\left(t\right)}$(وهو في البداية)${\displaystyle \rho _{\Psi }(0)=|\Psi \rangle \langle \Psi |}$الإنتروبيا هي دالة للزمن ودالة للحالة الابتدائية${\displaystyle \left|\Psi \right\rangle }$يتم الحصول على حالات المؤشر عن طريق تقليل${\displaystyle {\mathcal {H}}_{\Psi }\,}$زيادة${\displaystyle \left|\Psi \right\rangle }$والمطالبة بأن تكون الإجابة قوية عند تغيير الوقت${\displaystyle t\ }$.

لم تُدرس طبيعة حالات المؤشر باستخدام معيار غربلة التنبؤ إلا في عدد محدود من الأمثلة. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} وباستثناء حالة القياس المذكورة سابقًا (حيث تكون حالات المؤشر ببساطة حالات ذاتية لهاملتونيان التفاعل)، فإن أبرز مثال هو جسيم براوني كمومي مقترن، عبر موقعه، بحمام من المذبذبات التوافقية المستقلة . في هذه الحالة، تتمركز حالات المؤشر في فضاء الطور ، على الرغم من أن هاملتونيان التفاعل يتضمن موقع الجسيم. ^{[ 6 ]} وتُعد حالات المؤشر نتاجًا للتفاعل بين التطور الذاتي والتفاعل مع البيئة، وتُعتبر حالات متماسكة.

يوجد أيضًا حد كمي لفقدان الترابط: عندما تكون المسافة بين مستويات الطاقة للنظام كبيرة مقارنة بالترددات الموجودة في البيئة، يتم اختيار حالات الطاقة الذاتية بشكل مستقل تقريبًا عن طبيعة اقتران النظام بالبيئة. ^{[ 8 ]}

أُجريت دراساتٌ هامةٌ لتحديد حالات المؤشر بدقة في حالة جسيم ضخم يفقد تماسكَه نتيجة تصادمه مع بيئة سائلة، وهي ظاهرة تُعرف غالبًا باسم فقدان التماسك التصادمي . وعلى وجه الخصوص، حدد بوس وهورنبرغر حزمًا موجيةً منفردةً معينةً باعتبارها مستقرةً بشكلٍ غير عادي في وجود هذا النوع من فقدان التماسك. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

• مشكلة موت