Estudo comparativo das teorias quânticas de Copenhague, Bohm e Everett

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo contrastar três teorias da mecânica quântica - a de Copenhague, a de Bohm e a de Everett - em relação às suas dinâmicas e ontologias sugeridas. Como forma de introduzir conceitos básicos da mecânica quântica, iremos descrever o experimento mental das caixas de Einstein e, a partir dele, apresentar as três teorias quânticas que serão discutidas ao longo do trabalho. Esta apresentação será essencialmente qualitativa, guiada pelas principais perguntas que são colocadas a partir do experimento, como “O que é uma medida?”, “Existe alguma diferença intrínseca entre sistema medido e sistema medidor?” ou “Como interpretar o resultado de uma medida?”. Além disso, será discutido o conceito de localidade. É dessa maneira que motivamos o surgimento de teorias quânticas alternativas à interpretação ortodoxa estatística mais comumente utilizada para fazer previsões compatíveis com os resultados experimentais. Em seguida, passaremos a analisar o sistema de dois qubits, tratando de alguns conceitos básicos de computação quântica. Justificaremos a escolha do referido sistema e faremos a descrição básica de um processo de medida comum a todas as interpretações nas representações de Schrödinger e de Heisenberg nesta ordem, apontando suas principais semelhanças e diferenças. Então, iremos discutir as particularidades de cada teoria quântica, com foco especial nos resultados da medida. Concluiremos o trabalho com a comparação detalhada das três interpretações abordadas quanto às ontologias, às dinâmicas, ao caráter probabilístico e à localidade. A partir disso, discutiremos como se dá o processo de transmissão de informação quântica. Também apontaremos caminhos de pesquisa possíveis a partir dos nossos resultados, tendo em vista a continuação do estudo de fundamentos de mecânica quântica.

The objective of this work is to compare the dynamics and the ontologies of three quantummechanical theories - Copenhagen interpretation, Bohmian mechanics and Everettian theory. To introduce the basic concepts of quantum mechanics, we describe Einstein’s boxes thought experiment and present all the three quantum theories which will be explored throughout the paper. This is done in a primarily qualitative way, guided by the main questions that arise from the experiment: “In what exactly consists a measurement?”, “Is there any intrinsic difference between the measurer and the measured system?” or “How can we interpret the result of a measurement?”. Furthermore, we discuss the concept of locality. In this way, we motivate the emergence of alternative quantum theories, in contrast to the statistical orthodox interpretation more often used to make predictions about experimental results. Next, we analyze a two-qubit system introducing some basic concepts of quantum computation. We motivate the choice of this system and then describe a measuring process that is common to all interpretations in the Schrödinger and then in the Heisenberg picture, pointing out the main similarities and differences between them. Finally, we discuss the peculiarities of each quantum theory focusing on the measurement results. We conclude with a comparison of the three interpretations addressed in this work regarding their ontologies, dynamics, probabilistic character and locality. From there, we discuss how the quantum information transmission process takes place. We also indicate possible ramifications of the research project based on our results in the hope of contributing to further studies in the foundations of quantum mechanics.