22.6. Квантовые неразрушающие измерения

Большинство измерений квантовой системы возмущают ее, вводя неконтролируемых квантовых флуктуаций. Как следствие, повторное измерение одной и той же переменной системы спустя короткое время после предыдущего может привести к совершенно другому исходу. Одним из очевидных примеров этой ситуации является фотоэлектрическое измерение оптического поля, которое, как правило, заканчивается поглощением одного или более фотонов. Более позднее фотоэлектрическое измерение того же самого оптического поля может, следовательно, привести к другому результату.

В принципе, существуют динамические переменные квантовой системы, которые остаются невозмущенными измерением, хотя это же измерение может внести возмущение в сопряженные переменные системы. Такая динамическая переменная известна как квантовая неразрушаемая (QND) переменная (Caves, Thorne, Drever, Sandberg and Zimmermann, 1980; Milburn, Lane and Walls, 1983; Milburn and Walls, 1983a,b; Imoto, Haus and Yamamoto, 1985; Braginsky and Khalil, 1992, гл. 4). В картине Гейзенберга есть QND-переменная, если она удовлетворяет условию

для всех В этом случае повторное измерение величины будет приводить к одному и тому же результату. Очевидно, что это будет так, если А коммутирует с полным гамильтонианом т.е., если

В картине Шредингера система, удовлетворяющая условию (22.6.2), которая начинает эволюцию из собственного состояния оператора А, остается в собственном состоянии А, так что А является -nepeменной. Иногда делается разграничение между QND-переменной, которая просто удовлетворяет (22.6.1) и избегающей обратного действия переменной А, обладающей свойством, что гамильтониан взаимодействия для измерения зависит только от наблюдаемой переменной А. Тогда взаимодействие с измеряющей аппаратурой не влияет на А.