क्वांटम नींव: Difference between revisions

क्वांटम फ़ाउंडेशन विज्ञान का एक अनुशासन है । जो [[क्वांटम यांत्रिकी]] के प्रति-सही ज्ञान युक्त तथ्यों को समझने का प्रयास 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 अधिक तदर्थ हैं । जिनमें कोई स्पष्ट भौतिक अंतर्ज्ञान नहीं है। जबकि वे सही प्रायोगिक पूर्वानुमानो की ओर ले जाते हैं । वे संसार की मानसिक चित्र के साथ नहीं आते हैं । जहाँ वे फिट होते हैं।

इस वैचारिक अंतर को हल करने के लिए विभिन्न दृष्टिकोण उपस्थित हैं ।

* सबसे पहले, मौलिक भौतिकी के विपरीत क्वांटम भौतिकी को रखा जा सकता है । [[बेल परीक्षण प्रयोग]] जैसे परिदृश्यों की पहचान करके, जहां क्वांटम सिद्धांत मूल रूप से मौलिक पूर्वानुमानो से विचलित हो जाता है । क्वांटम भौतिकी की संरचना पर भौतिक अंतर्दृष्टि प्राप्त करने की उम्मीद करता है।

* दूसरा, परिचालन [[स्वयंसिद्ध|सिद्धांत]] के संदर्भ में क्वांटम औपचारिकता की पुन: व्युत्पत्ति खोजने का प्रयास किया जा सकता है।

* तीसरा, क्वांटम रूपरेखा के गणितीय तत्वों और भौतिक घटनाओं के बीच पूर्ण अनुरूपता की खोज की जा सकती है । ऐसे किसी भी अनुरूपता को [[क्वांटम यांत्रिकी की व्याख्या]] कहा जाता है।

* चौथा, कोई क्वांटम सिद्धांत को पूरी तरह से त्याग सकता है और संसार के एक अलग मॉडल का प्रस्ताव कर सकता है।

== क्वांटम सिद्धांत की गैर-मौलिक विशेषताएं ==

{{main|क्वांटम गैर-स्थानीयता}}

क्वांटम स्तर 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।<ref name=Bell1964>{{cite journal | last1 = Bell | first1 = J. S. | authorlink = John Stewart Bell | year = 1964 | title = आइंस्टीन पोडॉल्स्की रोसेन विरोधाभास पर| url = https://cds.cern.ch/record/111654/files/vol1p195-200_001.pdf | journal = [[Physics Physique Физика]] | volume = 1 | issue = 3| pages = 195–200 | doi = 10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195 | doi-access = free }}</ref><ref name="Mermin1993">{{cite journal | last = Mermin |first = N. David |authorlink=N. David Mermin |title = छिपे हुए चर और जॉन बेल के दो प्रमेय| journal = [[Reviews of Modern Physics]] | volume = 65 |pages = 803–15 | number = 3| date = July 1993 |doi = 10.1103/RevModPhys.65.803 |arxiv=1802.10119|bibcode = 1993RvMP...65..803M |s2cid = 119546199 }}</ref> क्या इसे यह सिद्ध करने के रूप में माना जाना चाहिए कि भौतिक संसार स्वयं गैर-उपस्थान है । <ref>{{cite journal|last=Werner |first=R. F. |title='बेल ने क्या किया' पर टिप्पणी करें|journal=[[Journal of Physics A]] |year=2014 |volume=47 |issue=42 |pages=424011 |doi=10.1088/1751-8113/47/42/424011|bibcode=2014JPhA...47P4011W |s2cid=122180759 }}</ref><ref>{{cite journal|first1=M. |last1=Żukowski |first2=Č. |last2=Brukner |authorlink2=Časlav Brukner |title=Quantum non-locality—it ain't necessarily so... |journal=[[Journal of Physics A]] |volume=47 |year=2014 |issue=42 |pages=424009 |doi=10.1088/1751-8113/47/42/424009|arxiv=1501.04618 |s2cid=119220867 }}</ref> किन्तु क्वांटम गैर-स्थानीयता की शब्दावली सामान्य है। क्वांटम फ़ाउंडेशन में गैर-स्थानिकता अनुसंधान प्रयास उन स्पष्ट सीमाओं को निर्धारित करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं । जो मौलिक या क्वांटम भौतिकी बेल प्रयोग या अधिक जटिल कारण परिदृश्यों में देखे गए सहसंबंधों पर प्रयुक्त होती हैं।<ref name=FRITZ>{{cite journal|first=T.|last= Fritz|title= Beyond Bell's Theorem: Correlation Scenarios|journal=[[New Journal of Physics]]|volume= 14|pages= 103001|year=2012|issue= 10|doi= 10.1088/1367-2630/14/10/103001|arxiv= 1206.5115|bibcode= 2012NJPh...14j3001F|doi-access= free}}</ref> इस खोज प्रोग्राम में अब तक बेल के प्रमेय का सामान्यीकरण प्रदान किया है । जो सभी मौलिक सिद्धांतों को अतिसूक्ष्म, फिर भी परिमित, छिपे हुए प्रभाव के साथ गलत सिद्ध करने की अनुमति देता है।<ref name = BANCAL>{{cite journal|first=Jean-Daniel|last= Bancal|author2= Pironio, Stefano|author3= Acín, Antonio |author4= Liang, Yeong-Cherng |author5= Scarani, Valerio |author6= Gisin, Nicolas |authorlink6=Nicolas Gisin |title= परिमित-गति के कारण प्रभावों के आधार पर क्वांटम गैर-स्थानिकता सुपरल्यूमिनल सिग्नलिंग की ओर ले जाती है|journal=[[Nature Physics]] |volume= 8|pages= 867–870|year=2012|issue= 12|doi=10.1038/nphys2460|arxiv= 1110.3795|bibcode= 2012NatPh...8..867B|doi-access= free}}</ref>

=== क्वांटम तरंग क्रिया के लिए एपिस्टेमिक मॉडल ===

इस बात पर बहस चल रही है कि क्या तरंग क्रिया अभी तक खोजे जाने वाले ऑनटिक वैरिएबल की एपिस्टेमिक अवस्था का प्रतिनिधित्व करता है या इसके विपरीत, यह मौलिक इकाई है।<ref name="HARRIGAN">{{cite journal|first=N. |last=Harrigan|author2= R. W. Spekkens|title= आइंस्टीन, अपूर्णता, और क्वांटम स्टेट्स का महामारी दृश्य|journal= [[Foundations of Physics]]|volume= 40|issue=2|pages= 125–157|year=2010|doi=10.1007/s10701-009-9347-0|arxiv=0706.2661|bibcode=2010FoPh...40..125H|s2cid=32755624}}</ref> कुछ भौतिक धारणाओं के अनुसार, पीबीआर प्रमेय पुसे-बैरेट-रूडोल्फ (पीबीआर) प्रमेय क्वांटम स्तरों की असंगति को एपिस्टेमिक स्तरों के रूप में प्रदर्शित करता है, ऊपर के अर्थ में <ref name="PBR">{{cite journal|first=M. F.|last= Pusey|author2= Barrett, J.|author3= Rudolph, T.|title= क्वांटम राज्य की वास्तविकता पर|journal= [[Nature Physics]]|volume= 8|issue=6|pages= 475–478|year=2012| doi=10.1038/nphys2309|arxiv= 1111.3328|bibcode= 2012NatPh...8..476P|s2cid= 14618942}}</ref> ध्यान दें कि, [[QBism|क्यूबिज़्म]] में <ref name="FUCHS">{{cite arXiv|first=C. A.|last= Fuchs|title= QBism, क्वांटम बायेसियनवाद की परिधि| eprint=1003.5209|year=2010|class= quant-ph}}</ref> और [[कोपेनहेगन व्याख्या]]-प्रकार <ref name="ZEILINGER">{{cite journal|first=M. |last=Schlosshauer|author2= Kofler, J.|author3= Zeilinger, A.|authorlink3=Anton Zeilinger |title= क्वांटम यांत्रिकी के प्रति मूलभूत दृष्टिकोण का एक स्नैपशॉट|journal= [[Studies in History and Philosophy of Science Part B]]|volume= 44|issue=3|pages= 222–230|year=2013| doi=10.1016/j.shpsb.2013.04.004|arxiv=1301.1069|bibcode=2013SHPMP..44..222S|s2cid=55537196}}</ref> विचार, क्वांटम स्तरों को अभी भी एपिस्टेमिक के रूप में माना जाता है, कुछ ओन्टिक चर के संबंध में नहीं, किन्तु भविष्य के प्रयोगात्मक परिणामों के बारे में किसी की अपेक्षाओं के अनुसार पीबीआर प्रमेय क्वांटम स्तरों पर इस तरह के एपिस्टेमिक संबंधी विचारों को बाहर नहीं करता है।

क्वांटम सिद्धांत के कुछ प्रति-सही तथ्य, साथ ही इसे विस्तारित करने में कठिनाई, इस तथ्य से अनुसरण करते हैं कि इसके परिभाषित सिद्धांतो में शारीरिक प्रेरणा का अभाव है। क्वांटम फ़ाउंडेशन में अनुसंधान का 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 सुगंध में आते हैं । तथाकथित सामान्यीकृत संभाव्य सिद्धांत दृष्टिकोण और ब्लैक बॉक्स दृष्टिकोण है ।

=== सामान्यीकृत संभाव्य सिद्धांतों की रूपरेखा ===

{{Main|सामान्यीकृत प्रायिकता सिद्धांत}}

सामान्यीकृत संभाव्यता सिद्धांत (जीपीटी) इच्छानुसार भौतिक सिद्धांतों की परिचालन विशेषताओं का वर्णन करने के लिए सामान्य रुपरेखा है। अनिवार्य रूप से, वे स्तर की तैयारी, परिवर्तन और माप के संयोजन वाले किसी भी प्रयोग का सांख्यिकीय विवरण प्रदान करते हैं। जीपीटी की रूपरेखा मौलिक 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 <ref name=TELEPORT>{{cite conference|first=H. |last=Barnum|author2= Barrett, J.|author3= Leifer, M. |author4= Wilce, A.|title= सामान्य संभाव्य सिद्धांतों में टेलीपोर्टेशन|conference= AMS Proceedings of Symposia in Applied Mathematics|editor= S. Abramsky and M. Mislove|publisher=[[American Mathematical Society]], Providence|year= 2012}}</ref> विशेष रूप से, शारीरिक रूप से प्रेरित सिद्धांतो का एक छोटा सा समुच्चय क्वांटम सिद्धांत के जीपीटी प्रतिनिधित्व को अलग करने के लिए पर्याप्त है।<ref name=HARDY>{{cite arXiv|first=L. |last=Hardy|authorlink=Lucien Hardy |title= क्वांटम थ्योरी फ्रॉम फाइव रीजनेबल एक्सिओम्स|year=2001|eprint= quant-ph/0101012}}</ref>

लूसियन हार्डी ने मूलभूत भौतिक सिद्धांतों से क्वांटम सिद्धांत को फिर से प्राप्त करने के प्रयास में 2001 में जीपीटी की अवधारणा प्रस्तुत किया था।<ref name="HARDY" /> चूँकि हार्डी का काम बहुत प्रभावशाली था । (नीचे अनुवर्ती देखें), उनके सिद्धांत 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।<ref name="DB">{{cite book|first=B. |last=Dakic|author2= Brukner, Č.|authorlink2=Časlav Brukner |chapter= Quantum Theory and Beyond: Is Entanglement Special?|title= Deep Beauty: Understanding the Quantum World through Mathematical Innovation|editor= H. Halvorson|publisher=Cambridge University Press|year= 2011|pages= 365–392}}</ref> डाकिक और सीस्लाव ब्रुकनर के काम ने इस "सरलता के सिद्धांत" को समाप्त कर दिया और तीन भौतिक सिद्धांतों के आधार पर क्वांटम सिद्धांत का पुनर्निर्माण प्रदान किया।<ref name="DB" /> इसके बाद मसान और मुलर का अधिक कठोर पुनर्निर्माण किया गया।<ref name="MM">{{cite journal|first=L. |last=Masanes|author2= Müller, M. |title= भौतिक आवश्यकताओं से क्वांटम सिद्धांत की व्युत्पत्ति|journal=[[New Journal of Physics]]|volume=13|pages=063001|year=2011|issue=6|doi=10.1088/1367-2630/13/6/063001|arxiv=1004.1483|bibcode=2011NJPh...13f3001M|s2cid=4806946}}</ref>

इन तीन पुनर्निर्माणों के सामान्य अभिगृहीत हैं ।

* उपस्थान सिद्धांत: प्रणाली जो समान मात्रा में जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं । भौतिक रूप से समतुल्य हैं।

* उपस्थान टोमोग्राफी: 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 स्तर जो अन्य स्तरों के सांख्यिकीय मिश्रण नहीं हैं, प्रतिवर्ती भौतिक परिवर्तन उपस्थित है । जो एक को दूसरे में मैप करता है।

चिरिबेला एट अल द्वारा प्रस्तावित वैकल्पिक जीपीटी पुनर्निर्माण <ref name="PAVIA">{{cite journal|first=G. |last=Chiribella|author2= D'Ariano, G. M.|author3= Perinotti, P.|title= क्वांटम थ्योरी की सूचनात्मक व्युत्पत्ति|journal= [[Phys. Rev. A]]|volume= 84|pages= 012311|year=2011|issue=1|doi=10.1103/PhysRevA.84.012311|arxiv=1011.6451|bibcode=2011PhRvA..84a2311C|s2cid=15364117}}</ref><ref>{{cite book|first1=G. M. |last1=D'Ariano |first2=G. |last2=Chiribella |first3=P. |last3=Perinotti |title=Quantum Theory from First Principles: An Informational Approach |publisher=Cambridge University Press |year=2017 |isbn=9781107338340 |oclc=972460315}}</ref> लगभग उसी समय पर भी आधारित है ।

* शोधन सिद्धांत: किसी भी स्तर के लिए <math>S_A</math> भौतिक प्रणाली ए में द्विदलीय भौतिक प्रणाली उपस्थित है । <math>A-B</math> और चरम स्थिति (या शोधन) <math>T_{AB}</math> ऐसा है कि <math>S_A</math> का प्रतिबंध है । प्रणाली <math>T_{AB}</math> के लिए <math>A</math>. इसके अतिरिक्त, कोई दो ऐसे शोधन <math>T_{AB}, T^{\prime}_{AB}</math> का <math>S_A</math> प्रणाली पर प्रतिवर्ती भौतिक परिवर्तन <math>B</math> के माध्यम से एक दूसरे में मैप किया जा सकता है ।

क्वांटम सिद्धांत को चित्रित करने के लिए शोधन के उपयोग की इस आधार पर आलोचना की गई है कि यह [[ स्पीकेन का खिलौना मॉडल |स्पेकेंस टॉय मॉडल]] में भी प्रयुक्त होता है।<ref>{{cite journal|first1=M. |last1=Appleby |first2=C. A. |last2=Fuchs |first3=B. C. |last3=Stacey |first4=H. |last4=Zhu |title=Introducing the Qplex: a novel arena for quantum theory |journal=[[European Physical Journal D]] |arxiv=1612.03234 |doi=10.1140/epjd/e2017-80024-y |year=2017 |volume=71 |issue=7 |pages=197 |bibcode=2017EPJD...71..197A|s2cid=119240836 }}</ref>

जीपीटी 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 अतिरिक्त, पिछले सिद्धांतो में से कोई भी प्रयोगात्मक रूप से गलत नहीं हो सकता है । जब तक कि माप उपकरण को [[क्वांटम टोमोग्राफी]] नहीं माना जाता है।

{{Main|श्रेणीबद्ध क्वांटम यांत्रिकी}}

श्रेणीबद्ध क्वांटम यांत्रिकी (सीक्यूएम) या प्रक्रिया सिद्धांत भौतिक सिद्धांतों का वर्णन करने के लिए सामान्य रुपरेखा है । जिसमें प्रक्रियाओं और उनकी रचनाओं पर जोर दिया गया है।<ref>{{Cite book |last1=Coecke |first1=Bob |url=https://www.worldcat.org/oclc/983730394 |title=Picturing Quantum Processes: a first course in quantum theory and diagrammatic reasoning |last2=Kissinger |first2=Aleks |date=2017 |publisher=Cambridge University Press |isbn=978-1-316-21931-7 |location=Cambridge, United Kingdom |oclc=983730394}}</ref> इसका नेतृत्व [[सैमसन अब्राम्स्की]] और [[बॉब कोएके]] ने किया था। क्वांटम फ़ाउंडेशन में इसके प्रभाव के अतिरिक्त, विशेष रूप से आरेखीय औपचारिकता का उपयोग, सीक्यूएम भी क्वांटम प्रौद्योगिकियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है । विशेष रूप से [[ZX-पथरी|जेडएक्स-पथरी]] के रूप में इसका उपयोग भौतिकी के बाहर के सिद्धांतों को मॉडल करने के लिए भी किया गया है, उदाहरण के लिए डिस्कोकैट रचनात्मक मॉडल है ।

{{main|क्वांटम गैर-स्थानीयता}}

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

बेल के प्रमेय से, हम जानते हैं कि मौलिक और क्वांटम भौतिकी अनुमत सहसंबंधों के विभिन्न समुच्चयों की पूर्वानुमान करती है। इसलिए, यह उम्मीद की जाती है कि दूर-से-क्वांटम भौतिक सिद्धांतों को क्वांटम समुच्चय से परे सहसंबंधों की पूर्वानुमान करनी चाहिए। वास्तव में, सैद्धांतिक गैर-क्वांटम सहसंबंधों के उदाहरण उपस्थित हैं । जो प्राथमिकता, भौतिक रूप से असंभव नहीं लगते हैं।<ref name=RASTALL>{{cite journal|last=Rastall|first= Peter|year=1985|title=स्थानीयता, बेल की प्रमेय और क्वांटम यांत्रिकी|journal= [[Foundations of Physics]]|volume= 15|issue=9|pages= 963–972|doi=10.1007/bf00739036|bibcode= 1985FoPh...15..963R|s2cid= 122298281}}</ref><ref name=KT>{{cite conference|first=L.A.|last= Khalfin|author2= Tsirelson, B. S.|title= बेल असमानताओं के क्वांटम और अर्ध-शास्त्रीय अनुरूप| conference=Symposium on the Foundations of Modern Physics|publisher= World Sci. Publ. |pages= 441–460|year= 1985|editor=Lahti|display-editors= etal}}</ref><ref name= PR>{{cite journal|first=S. |last=Popescu |author2= Rohrlich, D.|title= एक स्वयंसिद्ध के रूप में गैर-स्थानीयता|journal= [[Foundations of Physics]]|volume= 24|issue=3|pages= 379–385|year=1994|doi=10.1007/BF02058098|s2cid=120333148 }}</ref> उपकरण-स्वतंत्र पुनर्निर्माण का उद्देश्य यह दिखाना है कि ऐसे सभी सुपर-क्वांटम उदाहरण एक उचित भौतिक सिद्धांत द्वारा रोके गए हैं।