Nonlinear dynamics of open quantum systems


Cite item

Full Text

Abstract

The evolution of a composite closed system using the integral wave equation with the kernel in the form of path integral is considered. It is supposed that a quantum particle is a subsystem of this system. The evolution of the reduced density matrix of the subsystem is described on the basis of the integral wave equation for a composite closed system. The equation for the density matrix for such a system is derived. This equation is nonlinear and depends on the history of the processes in the closed system. It is shown that, in general, the reduced density matrix trace does not conserve in the evolution processes progressing in open systems and the procedure of the trace normalization is necessary as the mathematical image of a real nonlocal physical process. The wave function collapse and EPR correlation are described using this approach.

About the authors

Alexey Yu Samarin

Samara State Technical University

Email: samarinay@yahoo.com
Cand. Phys. & Math. Sci.; Associate Professor; Dept. of General Physics and Physics of Oil and Gas Production 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation

References

  1. von Neumann J. Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik. Berlin, Heidelberg, Springer, 1932, ix+262 pp. doi: 10.1007/978-3-642-61409-5.
  2. Dirac P. A. M. The Principles of Quantum Mechanics, The International Series of Monographs on Physics. London, Clarendon Press, 1958, xii+312 pp.
  3. Bell J. S. Against ‘measurement’, In: Speakable and unspeakable in quantum mechanics. Collected Papers on Quantum Philosophy. Cambridge, Cambridge Univ. Press, 2004, pp. 213-231. doi: 10.1017/CBO9780511815676.025.
  4. Einstein A., Podolsky B., Rosen N. Can quantum-mechanics description of physical reality be considered complete?, Physical Review, 1935, vol. 47, pp. 777-780. doi: 10.1103/PhysRev.47.777.
  5. Bassi A., Ghirardi G. C. Dynamical reduction models, Phys. Rept., 2003, vol. 379, no. 5-6, pp. 257-426, arXiv: quant-ph/0302164 [quant-ph]. doi: 10.1016/S0370-1573(03)00103-0.
  6. Feynman R. P. Space-Time Approach to Non-Relativistic Quantum Mechanics, Rev. of Mod. Phys., 1948, vol. 20, no. 2, pp. 367-387. doi: 10.1103/RevModPhys.20.367.
  7. Feynman R. P., Hibbs A. R. Quantum Mechanics and Path Integrals, International Earth & Planetary Sciences. New York, McGraw-Hill Co., 1965.
  8. Samarin A. Yu. Nonlocal transformation of the internal quantum particle structure, Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Fiz.-Mat. Nauki [J. Samara State Tech. Univ., Ser. Phys. Math. Sci.], 2016, vol. 20, no. 3, pp. 423-456 (In Russian). doi: 10.14498/vsgtu1484.
  9. Samarin A. Yu. Non-mechanical nature of the wave function collapse, 2015, arXiv: 1507.07202 [quant-ph].
  10. Lindblad G. On the generators of quantum dynamical semigroups, Comm. Math. Phys., 1976, vol. 48, no. 2, pp. 119-130. doi: 10.1007/BF01608499.
  11. Carmichael H. An Open Systems Approach to Quantum Optics, Lecture Notes in Physics Monographs, vol. 18. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1991, x+182 pp. doi: 10.1007/978-3-540-47620-7.
  12. Zinn-Justin J. Path Integrals in Quantum Mechanics. Oxford, Oxford Press, 2004. doi: 10. 1093/acprof:oso/9780198566748.001.0001.
  13. Samarin A. Yu. Space localization of the quantum particle, Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Fiz.-Mat. Nauki [J. Samara State Tech. Univ., Ser. Phys. Math. Sci.], 2013, no. 1(30), pp. 387-397 (In Russian). doi: 10.14498/vsgtu1138.
  14. Samarin A. Yu. Macroscopic Body Motion in Terms of Quantum Evolution, 2014, arXiv: 1408.0340 [quant-ph].
  15. Meleshko N. V., Samarin A. Yu. Complex time transformation pecularities for wave function collapse description using quntum path integrals, Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Fiz.-Mat. Nauki [J. Samara State Tech. Univ., Ser. Phys. Math. Sci.], 2014, no. 4(37), pp. 170-177 (In Russian). doi: 10.14498/vsgtu1352.
  16. Ghirardi G. C., Weber T. Quantum mechanics and faster-than-light communication: Methodological considerations, Nuov. Cim. B, 1983, vol. 78, no. 1, pp. 9-20. doi: 10.1007/BF02721378.
  17. Gisin N. Stochastic quantum dynamics and relativity, Helvetica Physica Acta, 1989, vol. 62, pp. 363-371, Retrieved from http://www.unige.ch/gap/quantum/publications:bib:gisin1989 (November 24, 2017).
  18. Maudlin T. What Bell did, J. Phys. A: Math. Theor., 2014, vol. 47, no. 42, 424010. doi: 10.1088/1751-8113/47/42/424010.
  19. Werner R. F. Comment on ‘What Bell did’, J. Phys. A: Math. Theor., 2014, vol. 47, no. 42, 424011. doi: 10.1088/1751-8113/47/42/424011.
  20. Samarin A. Yu. Quantum particle motion in physical space, Adv. Studies Theor. Phys., 2014, vol. 8, no. 1, pp. 27-34, arXiv: 1407.3559 [quant-ph]. doi: 10.12988/astp.2014.311136.
  21. Eberhard P. H. Bell’s theorem and the different concepts of locality, Nuov. Cim. B, 1978, vol. 46, no. 2, pp. 392-419. doi: 10.1007/BF02728628.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2018 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».