[論文レビュー] Entanglement and Time

Antoine Suárez|ArXiv.org|Nov 2, 2003

Quantum Mechanics and Applications参考文献 3被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、量子もつれが相対論的時間順序とは独立した非局所的・非時空的因果的依存関係を含むと主張している。空間的隔たりがある測定に関する実験を通じて、Pr(σ|ρ)のような条件付き確率が、物理的時間の流れに対応しないが現実的ではあるが観測不能な依存関係を反映していることが示され、もつれが時空因果の枠組みの外で作用していることを示唆している。

ABSTRACT

It is argued that recent experiments testing Multisimultaneity prove that quantum entanglement occurs without the flow of time. Bohm's theory cannot be considered a real temporal description.

研究の動機と目的

• 物理的因果関係が観測可能な時間順序信号に依存するという仮定に挑戦すること。
• 量子もつれが時間順序とは独立した実際の因果的リンクを示すかどうかを調査すること。
• アインシュタインの局所的実在論およびド・ブロイ＝ボーム力学に対して、マルチ同時性と非時空性の妥当性を検証すること。
• 条件付き確率 Pr(σ|ρ) と Pr(ρ|σ) がもつれ系において果たす役割を明確にし、それらに観測可能な結果がないことを示すこと。
• 相対論的時間順序に依存しない量子もつれ相関が依然として成立することを示し、量子力学に深く根ざした時間的でない構造があることを示唆すること。

提案手法

• 特に Pr(ρ,σ) と Pr(σ|ρ) を分析することで、2粒子もつれ系における同時確率および条件付き確率を用いて因果的依存を評価する。
• もつれの2つの記述を比較する：1つは σ が ρ に依存する（式1）、もう1つは ρ が σ に依存する（式2）であり、両者とも測定可能な結果が同一であることを示す。
• 移動する検出器を用いた時空的隔たりのある測定の実験結果に依拠し、相対論的時間順序の変化に対しても相関が不変であることをテストする。
• アインシュタインの局所的実在論とド・ブロイ＝ボーム力学を、ベルの不等式を用いて、事前に決定された隠れた変数を除外する。
• 「前もって前」の実験、すなわち測定事象が時空的隔たりがあり、因果的順序に優先順位がない状況を対比して検討する。
• ローレンツ不変性の議論を用いて、Pr(ρ,σ) は不変であるが、条件付き確率 Pr(σ|ρ) と Pr(ρ|σ) は不変でないが、観測不能であることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Pr(σ|ρ) が量子もつれにおいて示す依存関係が、観測可能な時間順序のない状況でも実際の因果的リンクと見なせるか？
• RQ2 時空的隔たりのある測定の実験は、片方の測定結果がもう片方に時間順序に依存している可能性を排除するか？
• RQ3 量子力学が示す非局所性は、光速を超える信号送信が禁止されているにもかかわらず、相対性理論と両立可能か？
• RQ4 ド・ブロイ＝ボーム力学はもつれの実際の時間的記述を提供できるか、それとも量子相関の非時空的性質を説明できないか？
• RQ5 観測不能な条件付き確率 Pr(σ|ρ) の存在は、時空を超えたより深い、時間的でない物理的現実の領域を示唆するか？

主な発見

• 量子もつれは、時空的隔たりのある測定の実験によって確認されたように、いかなる時間順序にも依存しない非局所的相関を示す。
• 同時確率 Pr(ρ,σ) はローレンツ不変で測定可能であるが、条件付き確率 Pr(σ|ρ) と Pr(ρ|σ) はローレンツ不変ではなく、観測可能な対応物がない。
• 実際の因果的依存関係（条件付き確率の形で）が存在するにもかかわらず、どの観測者も、どの出来事が原因でどの出来事が結果かを、すなわちちからも区別できない。
• マルチ同時性を検証する実験は、相対論的時間順序に依存せず量子相関が維持されることを確認し、因果的順序に優先順位を持つフレームがないことを排除する。
• ド・ブロイ＝ボーム力学は、実際の時間的記述とは見なせない。なぜなら、実験によって明らかにされたもつれの非時空的性質を説明できないからである。
• 結果として、量子力学における物理的因果関係は、観測可能な信号や時間の流れに依存せず、量子現実の背後により深い、時間的でない構造があることを示唆している。