Kvantová logika a projektivní prostory

Abstract

V této práci nahlížíme na množinu výroků o vlastnostech kvantového sys- tému jako na částečně uspořádanou množinu podprostorů konečně či nekonečně dimenzionálního Hilbertova prostoru. Operaci uspořádání provádíme na množině výroků porovnáním pravdivostních hodnot výroků a na množině podprostorů jako operaci inkluze. Na základě požadovaných vlastností převádíme tyto struk- tury na operace se svazem. Ukazujeme, čemu zde odpovídá Heisenbergův princip neurčitosti. Dále ukazujeme, že svazy odpovídající podprostorům nekonečně di- menzionálního Hilbertova nejsou modulární. Tuto vlastnost tak dále, po přidání operace negace, nahrazujeme slabší vlastností - ortomodularitou. V návaznosti na práci G. Birkhoffa a J. von Neumanna pak hledáme strukturu kvantové logiky v projektivních prostorech, které zavádíme aritmeticky i axiomaticky. Analyzu- jeme také příklady kvantové logiky, jejich fyzikální realizace i případné realizace v projektivních prostorech. 1

A set of statements about the properties of a quantum system is looked at as at a partially ordered set of subspaces of finite or infinite dimensional Hilbert space. The operation of ordering is performed on a set of propositions comparing the truth values of these propositions and on the set of subspaces as the opera- tion of inclusion. Based on the required properties these structures are translated into operations on the lattice. The correspondence with Heisenberg uncertainty principle is shown there. Furthermore, it is shown that the lattices correspond- ing to the subspaces of infinite dimensional Hilbert space are not modular. This property is replaced with weaker property of orthomodularity, when operation of the negation is added. Following the work of G. Birkhoff and J. von Neumann, the structure of quantum logic is looked for in projective spaces, which are in- troduced either arithmetically or axiomatically. The examples of quantum logic, their physical implementation and eventual implementation in projective spaces are analysed. 1