Estado do gato

Predefinição:Mecânica-quântica Na mecânica quântica, o estado de gato ou estado-gato, em homenagem ao gato de Schrödinger, é um estado quântico de superposição de duas condições diametralmente opostas . Essa superposição é frequentemente descrita como se o sistema estivesse em duas condições simultaneamente, como se um gato pudesse estar vivo e morto ao mesmo tempo, mas tal descrição não é formalmente correta. O gato de Schrödinger às vezes é conectado à hipótese dos muitos mundos por seus proponentes, em que haveria um gato vivo em uma história e um morto em outra.

Estados do gato em modos únicos

Função de Wigner de um estado do gato Schrödinger

Em óptica quântica, um estado de gato é definido como a superposição quântica de dois estados coerentes de fase oposta de um único modo óptico (por exemplo, uma superposição quântica de grande campo elétrico positivo e grande campo elétrico negativo):

$|{\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{t}}_e⟩\propto |\alpha ⟩+|-\alpha ⟩$,

onde

$|\alpha ⟩=e^{-\frac{|\alpha {|}^2}{2}}\sum _{n=0}^{\mathrm{\infty }}\frac{{\alpha }^n}{\sqrt{n!}}|n⟩$,

e

$|-\alpha ⟩=e^{-\frac{|-\alpha {|}^2}{2}}\sum _{n=0}^{\mathrm{\infty }}\frac{(-\alpha {)}^n}{\sqrt{n!}}|n⟩$,

são estados coerentes definidos na base do número (Fock). Observe que se adicionarmos os dois estados juntos, o estado de gato resultante conterá apenas os termos do estado de Fock:

$|{\mathrm{g}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{o}}_e⟩\propto 2e^{-\frac{|\alpha {|}^2}{2}}(\frac{{\alpha }^0}{\sqrt{0!}}|0⟩+\frac{{\alpha }^2}{\sqrt{2!}}|2⟩+\frac{{\alpha }^4}{\sqrt{4!}}|4⟩+\dots )$.

Como resultado dessa propriedade, o estado do gato acima é frequentemente referido como um estado do gato uniforme. Alternativamente, podemos definir um estado ímpar de gato como

$|{\mathrm{g}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{o}}_o⟩\propto |\alpha ⟩-|-\alpha ⟩$,

que contém apenas estados Fock ímpares

$|{\mathrm{g}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{o}}_o⟩\propto 2e^{-\frac{|\alpha {|}^2}{2}}(\frac{{\alpha }^1}{\sqrt{1!}}|1⟩+\frac{{\alpha }^3}{\sqrt{3!}}|3⟩+\frac{{\alpha }^5}{\sqrt{5!}}|5⟩+\dots )$.

Estados coerentes pares e ímpares foram introduzidos pela primeira vez por Dodonov, Malkin e Man'ko em 1974.