क्वांटम नींव

क्वांटम फ़ाउंडेशन एक अनुशासन (अकादमिक) है जो क्वांटम यांत्रिकी के सबसे प्रति-सहज ज्ञान युक्त पहलुओं को समझने की कोशिश करता है, इसे सुधारता है और यहां तक ​​कि इसके नए सामान्यीकरण भी प्रस्तावित करता है। अन्य भौतिक सिद्धांतों के विपरीत, जैसे कि सामान्य सापेक्षता, क्वांटम सिद्धांत के परिभाषित सिद्धांत काफी तदर्थ हैं, जिनमें कोई स्पष्ट भौतिक अंतर्ज्ञान नहीं है। जबकि वे सही प्रायोगिक भविष्यवाणियों की ओर ले जाते हैं, वे दुनिया की मानसिक तस्वीर के साथ नहीं आते हैं जहाँ वे फिट होते हैं।

इस वैचारिक अंतर को हल करने के लिए विभिन्न दृष्टिकोण मौजूद हैं: क्वांटम फ़ाउंडेशन में अनुसंधान इन सड़कों के साथ संरचित है।
 * सबसे पहले, शास्त्रीय भौतिकी के विपरीत क्वांटम भौतिकी को रखा जा सकता है: बेल परीक्षण प्रयोगों जैसे परिदृश्यों की पहचान करके, जहां क्वांटम सिद्धांत मूल रूप से शास्त्रीय भविष्यवाणियों से विचलित हो जाता है, क्वांटम भौतिकी की संरचना पर भौतिक अंतर्दृष्टि प्राप्त करने की उम्मीद करता है।
 * दूसरा, परिचालन स्वयंसिद्धों के संदर्भ में क्वांटम औपचारिकता की पुन: व्युत्पत्ति खोजने का प्रयास किया जा सकता है।
 * तीसरा, क्वांटम ढांचे के गणितीय तत्वों और भौतिक घटनाओं के बीच पूर्ण पत्राचार की खोज की जा सकती है: ऐसे किसी भी पत्राचार को क्वांटम यांत्रिकी की व्याख्या कहा जाता है।
 * चौथा, कोई क्वांटम सिद्धांत को पूरी तरह से त्याग सकता है और दुनिया के एक अलग मॉडल का प्रस्ताव कर सकता है।

क्वांटम गैर-स्थानीयता
क्वांटम राज्य पर मापन करने वाले दो या दो से अधिक अलग-अलग पार्टियां उन सहसंबंधों का निरीक्षण कर सकती हैं जिन्हें किसी छिपे हुए चर सिद्धांत के साथ नहीं समझाया जा सकता है। क्या इसे यह साबित करने के रूप में माना जाना चाहिए कि भौतिक दुनिया स्वयं गैर-स्थानीय है, बहस का विषय है,  लेकिन क्वांटम गैर-स्थानीयता की शब्दावली सामान्य है। क्वांटम फ़ाउंडेशन में गैर-स्थानिकता अनुसंधान प्रयास उन सटीक सीमाओं को निर्धारित करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं जो शास्त्रीय या क्वांटम भौतिकी बेल प्रयोग या अधिक जटिल कारण परिदृश्यों में देखे गए सहसंबंधों पर लागू होती हैं। इस शोध कार्यक्रम ने अब तक बेल के प्रमेय का एक सामान्यीकरण प्रदान किया है जो सभी शास्त्रीय सिद्धांतों को एक अतिसूक्ष्म, फिर भी परिमित, छिपे हुए प्रभाव के साथ गलत साबित करने की अनुमति देता है।

क्वांटम प्रासंगिकता
गैर-स्थानिकता को क्वांटम प्रासंगिकता के उदाहरण के रूप में समझा जा सकता है। एक स्थिति प्रासंगिक होती है जब एक अवलोकन योग्य का मूल्य उस संदर्भ पर निर्भर करता है जिसमें इसे मापा जाता है (अर्थात्, जिस पर अन्य अवलोकनों को भी मापा जा रहा है)। माप की प्रासंगिकता की मूल परिभाषा को राज्य की तैयारियों और यहां तक ​​कि सामान्य भौतिक परिवर्तनों तक बढ़ाया जा सकता है।

क्वांटम वेव-फंक्शन
के लिए महामारी मॉडल

एक भौतिक संपत्ति महामारी है जब यह एक दूसरे, अधिक मौलिक विशेषता के मूल्य पर हमारे ज्ञान या विश्वासों का प्रतिनिधित्व करती है। किसी घटना के घटित होने की प्रायिकता ज्ञानमीमांसा गुण का एक उदाहरण है। इसके विपरीत, एक गैर-महामारी या ओन्टिक चर विचाराधीन प्रणाली की "वास्तविक" संपत्ति की धारणा को पकड़ लेता है।

इस बात पर बहस चल रही है कि क्या वेव-फंक्शन अभी तक खोजे जाने वाले ऑनटिक वैरिएबल की महामारी अवस्था का प्रतिनिधित्व करता है या इसके विपरीत, यह एक मौलिक इकाई है। कुछ भौतिक धारणाओं के तहत, PBR प्रमेय | पुसे-बैरेट-रूडोल्फ (PBR) प्रमेय क्वांटम राज्यों की असंगति को महामारी राज्यों के रूप में प्रदर्शित करता है, ऊपर के अर्थ में। ध्यान दें कि, QBism में और कोपेनहेगन व्याख्या-प्रकार विचार, क्वांटम राज्यों को अभी भी महामारी के रूप में माना जाता है, कुछ ओन्टिक चर के संबंध में नहीं, बल्कि भविष्य के प्रयोगात्मक परिणामों के बारे में किसी की अपेक्षाओं के अनुसार। पीबीआर प्रमेय क्वांटम राज्यों पर इस तरह के महामारी संबंधी विचारों को बाहर नहीं करता है।

स्वयंसिद्ध पुनर्निर्माण
क्वांटम सिद्धांत के कुछ प्रति-सहज पहलू, साथ ही इसे विस्तारित करने में कठिनाई, इस तथ्य से अनुसरण करते हैं कि इसके परिभाषित स्वयंसिद्धों में शारीरिक प्रेरणा का अभाव है। क्वांटम नींव में अनुसंधान का एक सक्रिय क्षेत्र इसलिए क्वांटम सिद्धांत के वैकल्पिक योगों को खोजना है जो शारीरिक रूप से सम्मोहक सिद्धांतों पर निर्भर करते हैं। सिद्धांत के विवरण के वांछित स्तर के आधार पर वे प्रयास दो स्वादों में आते हैं: तथाकथित सामान्यीकृत संभाव्य सिद्धांत दृष्टिकोण और ब्लैक बॉक्स दृष्टिकोण।

सामान्यीकृत संभाव्य सिद्धांतों की रूपरेखा
सामान्यीकृत संभाव्यता सिद्धांत (जीपीटी) मनमाना भौतिक सिद्धांतों की परिचालन विशेषताओं का वर्णन करने के लिए एक सामान्य ढांचा है। अनिवार्य रूप से, वे राज्य की तैयारी, परिवर्तन और माप के संयोजन वाले किसी भी प्रयोग का सांख्यिकीय विवरण प्रदान करते हैं। GPTs की रूपरेखा शास्त्रीय और क्वांटम भौतिकी, साथ ही काल्पनिक गैर-क्वांटम भौतिक सिद्धांतों को समायोजित कर सकती है, जो फिर भी क्वांटम सिद्धांत की सबसे उल्लेखनीय विशेषताएं हैं, जैसे कि उलझाव या टेलीपोर्टेशन। विशेष रूप से, शारीरिक रूप से प्रेरित स्वयंसिद्धों का एक छोटा सा सेट क्वांटम सिद्धांत के जीपीटी प्रतिनिधित्व को अलग करने के लिए पर्याप्त है। लूसियन हार्डी|एल. हार्डी ने बुनियादी भौतिक सिद्धांतों से क्वांटम सिद्धांत को फिर से प्राप्त करने के प्रयास में 2001 में जीपीटी की अवधारणा पेश की। हालांकि हार्डी का काम बहुत प्रभावशाली था (नीचे अनुवर्ती देखें), उनके एक स्वयंसिद्ध को असंतोषजनक माना गया था: यह निर्धारित किया गया था कि, सभी सिद्धांतों के बाकी सिद्धांतों के साथ संगत सभी भौतिक सिद्धांतों में से एक को सबसे सरल चुनना चाहिए। डाकिक और Čस्लाव ब्रुकनर के काम ने इस "सरलता के स्वयंसिद्ध" को समाप्त कर दिया और तीन भौतिक सिद्धांतों के आधार पर क्वांटम सिद्धांत का पुनर्निर्माण प्रदान किया। इसके बाद मसान और मुलर का अधिक कठोर पुनर्निर्माण किया गया। इन तीन पुनर्निर्माणों के सामान्य अभिगृहीत हैं:


 * उपस्थान स्वयंसिद्ध: सिस्टम जो समान मात्रा में जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं, भौतिक रूप से समतुल्य हैं।
 * स्थानीय टोमोग्राफी: एक समग्र प्रणाली की स्थिति को चिह्नित करने के लिए यह प्रत्येक भाग पर माप करने के लिए पर्याप्त है।
 * उत्क्रमणीयता: किसी भी दो चरम अवस्थाओं के लिए [अर्थात, वे राज्य जो अन्य राज्यों के सांख्यिकीय मिश्रण नहीं हैं], एक प्रतिवर्ती भौतिक परिवर्तन मौजूद है जो एक को दूसरे में मैप करता है।

चिरिबेला एट अल द्वारा प्रस्तावित एक वैकल्पिक जीपीटी पुनर्निर्माण। लगभग उसी समय पर भी आधारित है


 * शोधन स्वयंसिद्ध: किसी भी राज्य के लिए $$S_A$$ एक भौतिक प्रणाली ए में एक द्विदलीय भौतिक प्रणाली मौजूद है $$A-B$$ और एक चरम स्थिति (या शुद्धिकरण) $$T_{AB}$$ ऐसा है कि $$S_A$$ का प्रतिबंध है $$T_{AB}$$ प्रणाली के लिए $$A$$. इसके अलावा, कोई दो ऐसे शुद्धिकरण $$T_{AB}, T^{\prime}_{AB}$$ का $$S_A$$ सिस्टम पर एक प्रतिवर्ती भौतिक परिवर्तन के माध्यम से एक दूसरे में मैप किया जा सकता है  $$B$$.

क्वांटम सिद्धांत को चित्रित करने के लिए शुद्धिकरण के उपयोग की इस आधार पर आलोचना की गई है कि यह स्पीकेन का खिलौना मॉडल  में भी लागू होता है। GPT दृष्टिकोण की सफलता के लिए, यह प्रतिवाद किया जा सकता है कि ऐसे सभी कार्य केवल परिमित आयामी क्वांटम सिद्धांत को पुनः प्राप्त करते हैं। इसके अलावा, पिछले स्वयंसिद्धों में से कोई भी प्रयोगात्मक रूप से गलत नहीं हो सकता है जब तक कि माप उपकरण को क्वांटम टोमोग्राफी नहीं माना जाता है।

श्रेणीबद्ध क्वांटम यांत्रिकी या प्रक्रिया सिद्धांत
श्रेणीबद्ध क्वांटम यांत्रिकी (CQM) या प्रक्रिया सिद्धांत भौतिक सिद्धांतों का वर्णन करने के लिए एक सामान्य ढांचा है, जिसमें प्रक्रियाओं और उनकी रचनाओं पर जोर दिया गया है। इसका नेतृत्व सैमसन अब्राम्स्की और बॉब कोएके ने किया था। क्वांटम नींव में इसके प्रभाव के अलावा, विशेष रूप से आरेखीय औपचारिकता का उपयोग, सीक्यूएम भी क्वांटम प्रौद्योगिकियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से ZX-पथरी के रूप में। इसका उपयोग भौतिकी के बाहर के सिद्धांतों को मॉडल करने के लिए भी किया गया है, उदाहरण के लिए DisCoCat रचनात्मक प्राकृतिक भाषा अर्थ मॉडल।

ब्लैक बॉक्स की रूपरेखा
ब्लैक बॉक्स या डिवाइस-स्वतंत्र ढांचे में, एक प्रयोग को ब्लैक बॉक्स के रूप में माना जाता है जहां प्रयोगवादी एक इनपुट (प्रयोग का प्रकार) पेश करता है और एक आउटपुट (प्रयोग का परिणाम) प्राप्त करता है। अलग-अलग प्रयोगशालाओं में दो या दो से अधिक पार्टियों द्वारा किए गए प्रयोग इसलिए केवल उनके सांख्यिकीय सहसंबंधों द्वारा वर्णित हैं।

बेल के प्रमेय से, हम जानते हैं कि शास्त्रीय और क्वांटम भौतिकी अनुमत सहसंबंधों के विभिन्न सेटों की भविष्यवाणी करती है। इसलिए, यह उम्मीद की जाती है कि दूर-से-क्वांटम भौतिक सिद्धांतों को क्वांटम सेट से परे सहसंबंधों की भविष्यवाणी करनी चाहिए। वास्तव में, सैद्धांतिक गैर-क्वांटम सहसंबंधों के उदाहरण मौजूद हैं, जो एक प्राथमिकता, भौतिक रूप से असंभव नहीं लगते हैं।  डिवाइस-स्वतंत्र पुनर्निर्माण का उद्देश्य यह दिखाना है कि ऐसे सभी सुपर-क्वांटम उदाहरण एक उचित भौतिक सिद्धांत द्वारा रोके गए हैं।

अब तक प्रस्तावित भौतिक सिद्धांतों में नो-सिग्नलिंग शामिल है, गैर-तुच्छ संचार जटिलता, गैर-स्थानीय संगणना के लिए नो-एडवांटेज, सूचना करणीय, मैक्रोस्कोपिक लोकैलिटी, और स्थानीय रूढ़िवादिता। ये सभी सिद्धांत गैर-तुच्छ तरीकों से संभावित सहसंबंधों के सेट को सीमित करते हैं। इसके अलावा, वे सभी डिवाइस-स्वतंत्र हैं: इसका मतलब यह है कि उन्हें इस धारणा के तहत गलत साबित किया जा सकता है कि हम यह तय कर सकते हैं कि दो या दो से अधिक घटनाएं अंतरिक्ष की तरह अलग हैं या नहीं। डिवाइस-स्वतंत्र दृष्टिकोण का दोष यह है कि, जब एक साथ लिया जाता है, तब भी उपरोक्त सभी भौतिक सिद्धांत क्वांटम सहसंबंधों के सेट को अलग करने के लिए पर्याप्त नहीं होते हैं। दूसरे शब्दों में: ऐसे सभी पुनर्निर्माण आंशिक हैं।

क्वांटम सिद्धांत की व्याख्या
क्वांटम सिद्धांत की व्याख्या इसके गणितीय औपचारिकता और भौतिक घटना के तत्वों के बीच एक पत्राचार है। उदाहरण के लिए, पायलट तरंग सिद्धांत  में, तरंग क्रिया की व्याख्या एक ऐसे क्षेत्र के रूप में की जाती है जो कण प्रक्षेपवक्र का मार्गदर्शन करता है और इसके साथ युग्मित विभेदक समीकरणों की एक प्रणाली के माध्यम से विकसित होता है। मापन समस्या को हल करने की इच्छा से क्वांटम सिद्धांत की अधिकांश व्याख्याएं उत्पन्न होती हैं।

क्वांटम सिद्धांत का विस्तार
क्वांटम और शास्त्रीय भौतिकी में सामंजस्य स्थापित करने के प्रयास में, या एक गतिशील कारण संरचना के साथ गैर-शास्त्रीय मॉडल की पहचान करने के लिए, क्वांटम सिद्धांत के कुछ संशोधन प्रस्तावित किए गए हैं।

मॉडल संक्षिप्त करें
उद्देश्य-पतन सिद्धांत प्राकृतिक प्रक्रियाओं के अस्तित्व को प्रस्तुत करता है जो समय-समय पर तरंग-कार्य को स्थानीय बनाते हैं। इस तरह के सिद्धांत एकात्मकता (भौतिकी) को छोड़ने और ऊर्जा के सटीक संरक्षण की कीमत पर मैक्रोस्कोपिक वस्तुओं के सुपरपोज़िशन के गैर-अस्तित्व के लिए एक स्पष्टीकरण प्रदान करते हैं।

क्वांटम माप सिद्धांत
राफेल सॉर्किन के क्वांटम माप सिद्धांत (QMT) में, भौतिक प्रणालियों को एकात्मक किरणों और हर्मिटियन ऑपरेटरों के माध्यम से नहीं बनाया गया है, लेकिन एक मैट्रिक्स जैसी वस्तु के माध्यम से, डीकोहेरेंस कार्यात्मक है। डीकोहेरेंस कार्यात्मक की प्रविष्टियां शास्त्रीय इतिहास के दो या दो से अधिक विभिन्न सेटों के साथ-साथ प्रत्येक प्रयोगात्मक परिणाम की संभावनाओं के बीच प्रयोगात्मक रूप से भेदभाव करने की व्यवहार्यता निर्धारित करती हैं। क्यूएमटी के कुछ मॉडलों में डीकोहेरेंस कार्यात्मक सकारात्मक अर्धनिश्चित (मजबूत सकारात्मकता) होने के लिए और अधिक विवश है। यहां तक ​​कि मजबूत सकारात्मकता की धारणा के तहत, क्यूएमटी के ऐसे मॉडल मौजूद हैं जो क्वांटम बेल सहसंबंधों से अधिक मजबूत उत्पन्न करते हैं।

आकस्मिक क्वांटम प्रक्रियाएं
प्रक्रिया मेट्रिसेस की औपचारिकता अवलोकन से शुरू होती है, जो क्वांटम राज्यों की संरचना को देखते हुए, व्यवहार्य क्वांटम संचालन का सेट सकारात्मक विचारों से अनुसरण करता है। अर्थात्, राज्यों से संभावनाओं के किसी भी रैखिक मानचित्र के लिए एक भौतिक प्रणाली मिल सकती है जहां यह नक्शा भौतिक माप से मेल खाता है। इसी तरह, कोई भी रैखिक परिवर्तन जो संयुक्त राज्यों को मैप करता है, कुछ भौतिक प्रणाली में एक वैध संचालन से मेल खाता है। इस प्रवृत्ति को देखते हुए, यह मानना ​​​​उचित है कि क्वांटम उपकरणों (अर्थात्, माप प्रक्रियाओं) से लेकर संभावनाओं तक कोई भी उच्च-क्रम का नक्शा भी भौतिक रूप से वसूली योग्य होना चाहिए। ऐसे किसी भी मानचित्र को प्रक्रिया मैट्रिक्स कहा जाता है। जैसा कि ओरेशकोव एट अल द्वारा दिखाया गया है। कुछ प्रक्रिया आव्यूह उन स्थितियों का वर्णन करते हैं जहां वैश्विक कार्य-कारण की धारणा टूटती है।

इस दावे का शुरुआती बिंदु निम्नलिखित मानसिक प्रयोग है: दो पक्ष, ऐलिस और बॉब, एक इमारत में प्रवेश करते हैं और अलग-अलग कमरों में समाप्त हो जाते हैं। कमरों में आने वाले और बाहर जाने वाले चैनल हैं जिनसे क्वांटम सिस्टम समय-समय पर कमरे में प्रवेश करता है और छोड़ देता है। जबकि वे प्रणालियाँ प्रयोगशाला में हैं, ऐलिस और बॉब उनके साथ किसी भी तरह से बातचीत करने में सक्षम हैं; विशेष रूप से, वे अपनी कुछ संपत्तियों को माप सकते हैं।

चूंकि ऐलिस और बॉब की बातचीत को क्वांटम उपकरणों द्वारा प्रतिरूपित किया जा सकता है, जब वे एक उपकरण या किसी अन्य को लागू करते हैं तो वे जो आँकड़े देखते हैं, वे एक प्रक्रिया मैट्रिक्स द्वारा दिए जाते हैं। जैसा कि यह पता चला है, वहाँ प्रक्रिया मैट्रिसेस मौजूद हैं जो यह गारंटी देंगे कि ऐलिस और बॉब द्वारा एकत्र किए गए माप आँकड़े ऐलिस के साथ असंगत हैं, बॉब के पहले या बाद में, या इन तीन स्थितियों के किसी भी उत्तल संयोजन के साथ उसके सिस्टम के साथ बातचीत कर रहे हैं। ऐसी प्रक्रियाओं को आकस्मिक कहा जाता है।

यह भी देखें

 * दूरी पर कार्रवाई
 * भौतिकी का दर्शन
 * क्वांटम कम्प्यूटिंग
 * स्टर्न-गेरलाच प्रयोग
 * कोचेन-स्पीकर प्रमेय