Techniklexikon

Zustandsreduktion

Quantenmechanik, auch als »Kollaps der Wellenfunktion« bezeichnetes Postulat von von Neumann (1932), um Probleme zu vermeiden, die mit dem Erscheinen nichtklassischer Quantenzustände verknüpft sind (Messprozesse in der Quantenmechanik). Es beschreibt den nicht-unitären irreversiblen Übergang während einer »Messung« von einer Superposition  in einen der Zustände , bei denen es sich um Eigenzustände eines geeigneten Operators  handelt. (Im allgemeinen Fall eines gemischten Zustandes  wird die Zustandsreduktion durch das Lüderssche Projektionspostulat  beschrieben, wobei  auf einen Unterraum projiziert.) Die Zustandsreduktion ist mit der universellen Gültigkeit einer Schrödinger-Gleichung unvereinbar. Neuere Entwicklungen in der Quantentheorie lehren, dass das Nichtbeobachten makroskopischer Superpositionen durch die unvermeidbare Kopplung an Freiheitsgrade der Umgebung zustande kommt (Dekohärenz, Kohärenz). Das Auftreten eines scheinbaren Kollapses (in Einklang mit allen Beobachtungen) kann deshalb bereits im Rahmen der Schrödinger-Gleichung beschrieben werden. Ob es eine echte Zustandsreduktion gibt, welche die Schrödinger-Gleichung zuweilen ausser Kraft setzt, ist unklar. Die theoretischen Modelle hierfür sind weit gespannt und reichen von dem spontanen Lokalisierungsmodell von Ghirardi, Rimini und Weber (»GRW«) bis hin zur Zustandsreduktion durch (bisher unbekannte) Effekte der Quantengravitation (Penrose). All diese Modelle stehen vor dem Problem, dass die Stärke der Dekohärenz eine eventuell auftretende Zustandsreduktion im allgemeinen übertönt, weshalb sie derzeit experimentell nur schwer zu testen sind.