[論文レビュー] Dynamically Multivalued, Not Unitary or Stochastic, Operation of Real Quantum, Classical and Hybrid Micro-Machines

Andrei P. Kirilyuk|arXiv (Cornell University)|Nov 15, 2002

Quantum Mechanics and Applications参考文献 503被引用数 18

ひとこと要約

本稿は、量子的・古典的・ハイブリッドなマイクロマシンを含む、すべての実際の物理的過程が、動的かつ多価的実現を生成することを提案し、それによって固有の多値性と複雑性が生じるとする。この本質的で動的なランダムネスは、不可削減な複雑性に根ざしており、ユニタリ量子計算の実現可能性を根本的に損なうものであり、生物学的系にインspiredされた、本質的に混沌とした創造的メカニズムを有する機械への移行を必然的に要求する。

ABSTRACT

Any real interaction process produces many incompatible system versions, or realisations, giving rise to the omnipresent dynamic randomness and universally defined complexity (physics/9806002). Since quantum behaviour dynamically emerges as the lowest complexity level (quant-ph/9902016), quantum interaction randomness can only be relatively strong, which reveals the causal origin of quantum indeterminacy (quant-ph/9511037) and true quantum chaos (quant-ph/9511035), but rigorously excludes a possibility of unitary quantum computation, even in the 'ideal', noiseless system. Any real computation is an internally chaotic (multivalued) process of system complexity development realised in different regimes. The unitary quantum machines, including their postulated 'magic', cannot be realised as such because their dynamically single-valued scheme is incompatible with the irreducibly high dynamic randomness at quantum complexity levels and should be replaced by the explicitly chaotic, intrinsically creative machines already realised in living organisms and providing their quite different, realistic kind of magic. The related concepts of reality-based, complex-dynamical nanotechnology, biotechnology, and intelligence are outlined, together with the ensuing change in research strategy. The unreduced solution of the many-body problem reveals the true, complex-dynamical basis of solid-state dynamics, including the origin and internal dynamics of macroscopic quantum states. The critical, 'end-of-science' state of the unitary knowledge and the way to positive change are causally specified within the same, universal concept of complexity.

研究の動機と目的

• 実世界の動的ランダムネスと矛盾するユニタリ量子力学の基本的仮定を挑戦するため、その不適合性を示すこと。
• 量子不確実性と混沌が、内在的な確率的仮定ではなく、不可削減な系の複雑性に起因する因果的要因であることを確立すること。
• ノイズのない理想状態でも、実際の相互作用の多値的性質ゆえに、ユニタリ量子計算は物理的に実現不可能であると主張すること。
• 複雑性駆動型・本質的に創造的である動的系に基づく、ナノテクノロジーやバイオテクノロジーや人工知能の新しいパラダイムを提唱すること。
• 多数体問題の非還元的解法を通じて、固体力学および巨視的量子状態の基礎を再定義すること。

提案手法

• 実際の相互作用プロセスが複数の矛盾する系実現を生じさせることを分析し、動的ランダムネスと複雑性を生じさせること。
• 不可削減な複雑性の概念を適用し、ノイズが存在しない状況でも、量子レベルの力学がユニタリではなく多値的であることを示すこと。
• 複雑性ダイナミクスの枠組みを用いて、量子不確実性を低複雑度レベルにおける高い動的ランダムネスの結果として再解釈すること。
• 巨視的量子状態を特徴付ける同じ複雑性に基づくダイナミクスが、量子混沌の因果的起源を示すこと。
• ユニタリ量子マシンに代えて、生物の動作原理を模倣した明示的に混沌としている多値的システムを導入すること。
• 量子的・古典的・ハイブリッドなマイクロマシンの記述を統合する普遍的な複雑性ベースのフレームワークを提唱すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ノイズが存在しない状況でも、なぜユニタリ量子計算は根本的に実際の物理的過程と不適合なのか？
• RQ2 提案された複雑性ベースのダイナミクスによれば、量子不確実性と量子混沌の因果的起源は何か？
• RQ3 実際の相互作用の多値的かつ動的ランダムな性質は、標準的量子力学解釈にどのように挑戦するか？
• RQ4 生物の個体は、代替の仮定された量子コンピュータに代わる、本質的に創造的で非ユニタリなマシンの例としてどのように機能するか？
• RQ5 多数体問題の非還元的解法は、巨視的量子状態の真の動的基礎をどのように明らかにするか？

主な発見

• 実際の物理的相互作用は、複数の矛盾する系実現を本質的に生じさせ、動的ランダムネスと普遍的に定義された複雑性を生じさせる。
• 量子的行動は最低複雑度レベルとして現れるが、その中でも力学は多値的でありユニタリではなく、標準的量子計算の仮定に反する。
• 量子不確実性と混沌は、確率的仮定ではなく、量子複雑度レベルにおける不可削減な動的ランダムネスに起因する因果的要因として説明可能である。
• ユニタリ量子マシンは、その単値的スキームが実際の相互作用の多値的性質と不適合であるため、実現不可能である。
• 本稿は、ユニタリ知識における「臨界的・科学の終焉」状態を特定し、複雑性に基づく、現実に基づいた研究戦略への移行を提唱する。
• 生物は、すでに本質的に創造的で非ユニタリなマシンを実現しており、将来的なナノテクノロジーや人工知能の現実的モデルを提供している。