Mecánica cuántica: ¿Qué significa el principio de incertidumbre tiempo-energía?

Uno podría preguntarse cómo mide el tiempo, si solo pudiera observar el sistema. Eso significa que el sistema debe usarse como un “reloj”. En otras palabras, si intenta medir la velocidad a la que algunos cambios observables, podría medir el tiempo. Dado que conoce la tasa de ese observable a priori.

[matemáticas] \ frac {d ~ E [B]} {dt} \ aprox \ frac {B_2 – B_1} {t_2 – t_1} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ Delta t = \ frac {\ Delta B} {\ frac {d ~ E [B]} {dt}} [/ matemáticas]

Como los errores se suman, esto significa:

[matemáticas] 2 \ sigma_t = \ frac {2 \ sigma_ {B}} {\ frac {d ~ E [B]} {dt}} [/ matemáticas]

Cancelando dos en ambos lados obtienes:

[matemáticas] \ sigma_t = \ frac {\ sigma_ {B}} {\ frac {d ~ E [B]} {dt}} [/ matemáticas]

Ahora puedes probar que:

[matemáticas] \ sigma_H \ cdot \ frac {\ sigma_ {B}} {\ frac {d ~ E [B]} {dt}} \ ge \ frac {\ hbar} {2} [/ matemáticas]

Lo que nos lleva a, aquí [math] \ sigma_t [/ math] debe tomarse en el espíritu de la definición anterior en lugar de medir directamente el “tiempo” observable.

[matemáticas] \ sigma_H \ cdot \ sigma_t \ ge \ frac {\ hbar} {2} [/ matemáticas]

El principio de incertidumbre de la energía del tiempo también es parte del principio de incertidumbre de Heisenberg. Es completamente análogo al principio de incertidumbre de posición momentánea. Significa que si uno mide el tiempo asociado con un proceso físico reduciendo la incertidumbre en el tiempo, hay un aumento correspondiente en la incertidumbre de la energía asociada con el mismo proceso físico y viceversa. Por ejemplo, tomemos un átomo donde 2 estados propios están cerca uno del otro y hay un electrón que puede hacer la transición entre estos 2 niveles de energía. Una medición muy precisa de la energía de este electrón conduce a una gran incertidumbre sobre cuál de estos 2 estados sería el electrón la mayor parte del tiempo. De hecho, estaría enredado entre los 2 estados. Por cierto, este es un método para crear un qubit para computadoras cuánticas.

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