[論文レビュー] Begging the Signalling Question: Quantum Signalling and the Dynamics of Multiparticle Systems

Kent A. Peacock, Brian Hepburn|ArXiv.org|Jun 11, 1999

Quantum Mechanics and Applications参考文献 26被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、量子力学における非信号定理の基礎的仮定に挑戦し、大多数の証明が測定過程の局所性を前提としていること、すなわち循環的であると主張する。ボームとヒリー、そしてシモニーの主な議論を検証し、彼らの超光速信号伝播が不可能であるという結論が、測定の局所性に関する証明されていない前提に依存していること、したがって、多粒子量子系におけるこのような非信号証明の有効性が揺らぐことを示す。

ABSTRACT

Many authors state that quantum nonlocality could not involve any controllable superluminal transmission of momentum-energy, signals, or information. We claim that most or all no-signalling proofs to date are question-begging, in that they depend upon assumptions about the locality of the measurement process that needed to be established in the first place. We analyse no-signalling arguments by Bohm and Hiley, and Shimony, which illustrate the problem in an especially striking way.

研究の動機と目的

• 超光速信号伝播が不可能であると主張する、量子力学における非信号定理の妥当性を問い直すこと。
• 特に測定の局所性を事前に仮定することで、循環的論理（前提を問い直す）を含む既存の非信号証明における、その循環的推論を特定・暴露すること。
• ボームとヒリー、およびシモニーの代表的な議論における基礎的仮定を分析し、それらが測定過程の局所性に依存していることを示すこと。
• 測定相互作用の局所性を事前に確立しない限り、量子信号伝播の不可能性を導けないことを主張すること。
• 測定の局所性を正当化せずに多粒子量子系において仮定することによる、概念的および基礎的欠陥を強調すること。

提案手法

• ボームとヒリー、およびシモニーの非信号議論を分析し、それらの測定の局所性に関する潜在的仮定を特定する。
• 多粒子量子系の力学を検討し、異なる測定仮定のもとで信号伝播が生じる可能性を評価する。
• 論理的批判を用いて、非信号証明が測定の局所性に関する仮定に依存しており、それらが独立に正当化されていないことを暴露する。
• 思考実験と形式的分析を適用し、非信号の結論が、証明しようとしている局所性そのものを仮定しない限り導けないことを示す。
• これらの証明の構造が循環的であることを強調する：証明しようとしていること、すなわち測定が局所的であるという事実を、すでに前提としているのである。
• 数学的導出や実験データではなく、論理的構造に焦点を当てた概念的および基礎的分析に依拠する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 量子力学における非信号定理は、測定過程の局所性に関する証明されていない仮定にどの程度依存しているか？
• RQ2 ボームとヒリー、およびシモニーの議論は、何らかの前提を問い直さずに、超光速信号伝播の不可能性を確立できていないのはなぜか？
• RQ3 測定過程が事前に局所的であると仮定しない限り、一貫した量子理論が超光速信号伝播を許容できるか？
• RQ4 測定の局所性を正当化せずに多粒子量子系において仮定することは、どのような基礎的含意をもたらすか？
• RQ5 証明が求める局所性そのものを前提としているのにもかかわらず、量子非局所性が信号を伝えることができないという結論は、論理的に妥当か？

主な発見

• 量子力学における大多数の非信号証明は、信号伝播が不可能であることを証明する前に、測定過程の局所性を前提としているため、循環的である。
• 非信号の基礎とされるボームとヒリーの議論は、測定相互作用が局所的であると暗黙に仮定しており、これは量子力学的ダイナミクスから単独で導けない。
• シモニーの議論でさえ、独立に正当化されていない測定の局所性に関する仮定に依存しており、したがって非信号の証明の根拠としては成立しない。
• 本論文は、超光速信号伝播の不可能性を、測定の局所性を事前に確立しない限り導けないことを示している。これは、まさに証明すべきことそのものである。
• 批判は、基礎的量子力学における根本的な循環性を明らかにしている：信号伝播が不可能であるという結論は、独立に検証されていない仮定に依存している。
• 分析から、多粒子系における測定の局所性の仮定は当然ではなく、信号伝播を除外するために使用する前に、批判的に検討されるべきであることが示唆される。