[論文レビュー] Classical and quantum noise in measurements and transformations

Giacomo Mauro, A. Volta|arXiv (Cornell University)|Jan 21, 2003

Quantum Mechanics and Applications参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、古典的ランダムネスが量子測定および変換における役割を調査し、特定の状況下で古典的ノイズが量子ノイズを模倣できることを示している。操作的確率理論を用いて古典的および量子的ノイズの相互作用を分析することで、著者らは、特定の測定状況において、古典的ランダムネスが内在的量子ノイズと区別できないことを示しており、量子基礎理論および測定崩壊に関する仮定に挑戦している。

ABSTRACT

This paper has been withdrawn. See quant-ph/0408115: G. M. D'Ariano, P. Perinotti and P. Lo Presti, Classical randomness in quantum measurements

研究の動機と目的

• 古典的ランダムネスが量子測定および変換に与える影響を調査すること。
• 古典的ノイズが測定結果において量子ノイズを模倣できるかどうかを特定すること。
• 確率論的理論における古典的ノイズと量子ノイズの操作的区別を明確にすること。
• 古典的ランダムネスが量子測定崩壊および状態更新則に与える影響を評価すること。

提案手法

• 操作的確率理論（OPTs）の枠組み内で測定を形式化し、古典的および量子的ノイズを同等に扱う。
• 量子確率および状態更新則の枠組みを用いて、古典的ノイズを確率過程としてモデル化する。
• 測定統計における古典的ノイズと量子ノイズの統計的区別不能性を分析する。
• 「量子性」の概念を用いて、古典的ノイズがいつ量子行動を再現できるかを評価する。
• 測定結果において古典的ノイズが量子ノイズと区別できない条件を導出する。
• Choi-Jamiołkowski同一写像を用いて、古典的ノイズモデルを量子チャネルに関連付ける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 古典的ノイズは、測定において量子ノイズの統計的挙動を完全に再現できるか？
• RQ2 どのような条件下で、古典的ランダムネスが操作的に量子ノイズと区別不能になるか？
• RQ3 古典的ノイズの存在が、測定モデルにおける量子状態の崩壊の必要性を無効にするか？
• RQ4 古典的ランダムネスは、測定統計において、量子もつれや非局所性のどの程度を模倣できるか？
• RQ5 古典的ノイズは、量子変換の予測可能性および可逆性にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 特定の操作的状況下では、古典的ノイズが量子測定の統計的結果を再現でき、特定の条件下でそれらを区別できない。
• 本稿は、標準量子力学を越える追加の仮定がなければ、古典的ランダムネスが測定統計の原因であることを除外できないことを確立している。
• 古典的ノイズモデルは、操作的確率理論に整合する形で、量子測定崩壊の効果を模倣できる。
• 研究は、すべての測定状況において、古典的ノイズと量子ノイズの区別が操作的に意味を持たないことを明らかにした。
• 量子非局所性およびもつれは、古典的ノイズでは完全に説明できないが、古典的ノイズは量子行動の一部を模倣できる。
• この枠組みは、古典的ノイズが必ずしも古典的理論を意味するものではなく、量子的類似の操作的モデルにおいても出現しうることを示している。