Zitat:
Zitat von it77
Dann wäre es trivial.
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In gewisser Weise ist es das.
Zitat:
Zitat von it77
Warum sagt man dann überhaupt, die Polarisation befindet sich in SP der Zustände 45° und -45°, wenn man genauso gut, aber viel einfacher sagen kann, das Photon ist senkrecht polarisiert?
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Weil man - wenn man von Superposition spricht - zumindest implizit immer Superposition
bezüglich einer bestimmten Basis meint.
Zitat:
Zitat von it77
Und : wie unterscheidest Du, ob alle Photonen eines Ensembles senkrecht polarisiert sind oder ob die Hälfte 45° und die andere Hälfte -45° polarisiert ist? Das ginge dann ja nicht.
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Doch, das geht, sowohl mathematisch als auch experimentell.
A) Ein Ensemble bestehend aus Teilchen
entweder im Zustand |1>
oder |2> wird durch einen
Dichteoperator
ρ = a₁ P₁ + a₂ P₂
beschrieben. Dabei ist P₁ der Projektor
P₁ = |1><1|
B) Ein Ensemble bestehend ausschließlich aus Teilchen im Superpositionszustand |12> = α₁|1> + α₂|2> wird durch einen Dichteoperator
ρ = P₁₂
P₁₂ = (α₁|1> + α₂|2>) (<1|α₁ + <2|α₂) = α₁² P₁ + α₂² P₂ + Interferenzterme
beschrieben.
Letzteres ist ein sogenannter
reiner Zustand, dessen Eigenschaften sich von denen eines
gemischten Zustand unterscheiden. Ein gemischter Zustand entspricht einem klassischen Ensemble, ein reiner Zustand ist intrinsisch quantenmechanisch.
Ein Maß für das Vorliegen eines gemischten Zustandes ist die
Entropie S des Ensembles. Reine Zustände haben Entropie Null. Z.B. hat ein idealer Laser Entropie S = 0, ein Photonengas mit Temperatur T eine Entropie S ~ VT³.
Mathematisch gilt für reine Zustände ρ² = ρ.