Открытая система в квантовой механике — квантовая система, которая может обмениваться энергией и веществом с внешней средой. В определенном смысле всякая квантовая система может рассматриваться как открытая система, поскольку измерение любой динамической величины (наблюдаемой) связано с конечным необратимым изменением квантового состояния системы. Поэтому в отличие от классической механики, в которой измерения не играют существенной роли, теория открытых квантовых систем должна включать в себя теорию квантовых измерений.
Открытые системы в статистической механике и в квантовой механике могут быть гамильтоновыми и негамильтоновыми. Эволюция гамильтоновых систем целиком определяется её гамильтонианом. Например, в равновесной статистической механике системы с переменным числом частиц, которые можно считать открытыми, описываются большим каноническим распределением Гиббса. Важным классом открытых систем является класс негамильтоновых систем. Именно в негамильтоновых системах возможны процессы самоорганизации. Среди негамильтоновых систем выделяются диссипативные, аккретивные, обобщенно диссипативные системы.
Динамика гамильтоновой квантовой системы описывается однопараметрической группой унитарных операторов. В качестве уравнений движения используются уравнение фон Неймана и уравнение Гейзенберга. Эволюция негамильтоновой системы, подверженной внешним воздействиям, будь то процесс установления равновесия с окружающей средой или взаимодействие с измерительным прибором, обычно описывается вполне положительными отображениями. Динамика негамильтоновых открытых квантовых систем, обладающих свойством марковости, задается уравнение Линдблада.
Исследования открытых квантовых негамильтоновых систем восходят к работам польского физика А. КоссаковскогоKossakowski A., «On quantum statistical mechanics of non-Hamiltonian systems» Rep. Math. Phys. Vol.3. (1972) pp.247-274., и связаны с введением понятия квантовой динамической полугруппыGorini V., Kossakowski A., Sudarshan E.C.G., «Completely positive dynamical semi-groups of N-level systems», J. Math. Phys. Vol.17. (1976) pp.821-825.Gorini V., Frigerio A., Verri M., Kossakowski A., Sudarshan E.C.G., «Properties of quantum markovian master equations», Rep. Math. Phys. Vol.13. (1978) pp.149-173., затем развитого Г. ЛиндбладомLindblad G., «On the generators of quantum dynamical semi-groups», Commum. Math. Phys. Vol.48. (1976) pp.119-130..
См. также Открытая система (физика) Открытая система (статистическая механика) Квантовая механика Квантовая вероятность Уравнение Линдблада Синергетика Диссипативные структуры
Примечания
Литература
Breuer H.P. , Petruccione F., Theory of Open Quantum Systems. (Oxford University Press, 2002). Davies E. B. Quantum Theory of Open Systems. Academic Press, London, 1976. ISBN 0-12-206150-0 9780122061509
Литература на русском языке
Бройер Х.- П., Петруччионе Ф. Теория открытых квантовых систем. М.: РХД, 2010. - 824 с. Гардинер К. В. Стохастические методы в естественных науках. М.: Мир, 1986. 528с. Климонтович Ю. Л. Введение в физику открытых систем. М.: Янус-К, 2002. 284 с. ISBN 5-8037-0101-7 Климонтович Ю. Л. Статистическая теория открытых систем. Том.3: Физика квантовых открытых систем. М.: Янус-К, 2001. 508 с. Климонтович Ю. Л. Введение в физику открытых систем. Соросовский образовательный журнал. 1996. N.8. стр.109-116. Роттер И., Описание ядерных состояний как структур в открытой квантово-механической систем. ЭЧАЯ, Том 19 Часть 2. (1988) с.275-306.
Категория:Теоретическая физика Категория:Квантовая механика Категория:Открытые системы