[論文レビュー] Information and Interpretation of Quantum Mechanics

Marcin Ostrowski|arXiv (Cornell University)|Nov 23, 2010

Quantum Mechanics and Applications参考文献 12被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、環境への情報の不可逆的複製を通じて古典的現実が量子力学から生じることを提案している。出来事とは、情報がこれほどまでに広範に複製され、局所的に元に戻せないほどに定着した量子状態として定義される。主な貢献は、古典的性質を根本的な特徴ではなく、情報の複製と不可逆性の結果として捉えることであり、空間上の区別可能な状態（記号）は、情報が複製される物理的位置に対応する。

ABSTRACT

This work is a discussion on the concept of information. We define here information as an abstraction that is able to be copied. We consider the connection between the process of copying information in quantum systems and the emergence of the so-called classical realism. The problem of interpretation of quantum mechanics in this context is discussed as well.

研究の動機と目的

• 情報がその物理的実現とは独立して抽象的かつ複製可能な実体としての性質を明確にすること。
• 環境への量子情報の複製が、古典的現実性と客観的物理的出来事の出現にどのように寄与するかを調査すること。
• 量子力学の解釈を、基礎的仮定に依存するのではなく、情報理論的原則に根ざした古典的性質に据え直すこと。
• 古典的世界が独立した領域ではなく、情報の流れと不可逆性を伴う量子力学の拡張によって生じる現象的特徴であると主張すること。

提案手法

• 情報の抽象的実体としての定義を、有理数が同値類として定義されるのと同様に、異なる物理媒体を介して複製可能であるとみなすこと。
• シャノンの情報理論を基盤とし、エントロピー（不確実性）とトランスインフォーメーション（相関）を区別し、それを量子系へと拡張すること。
• 量子系における情報複製プロセスの分析、特にデコherenceと環境へのエンタングルメントの役割に焦点を当てる。
• 『状態記号』という概念を導入する——情報複製が起こる物理的位置に位置する局所的量子状態であり、空間における物理的マーカーとして機能する。
• 出来事とは、量子状態がこれほどまでに多くの回数・多様な形で複製され、局所的に元に戻せないほどに定着した状態であるという考えを形式化すること。
• 時間の矢と古典的性質は、非ユニタリなダイナミクスではなく、情報複製の不可逆性に起因すると主張すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 情報の根本的性質とは何か？ その物理的表現とはどのように異なるか？
• RQ2 環境への量子情報の不可逆的複製が、どのように古典的現実の出現に寄与するか？
• RQ3 なぜ空間に局所化された状態（例：光子の放出・吸収）が物理的出来事と数えられるのに対し、自由に移動する粒子はそうではないのか？
• RQ4 『状態記号』——局所的量子状態——は、空間的古典性と客観性の物理的基盤として、どのように機能するか？
• RQ5 古典的世界を、情報理論的原則を加えた量子力学の発現的現象として理解できるか？

主な発見

• 情報は、特定の実現形（例：電荷、磁気ドメイン、印刷記号）に依存せず、異なる物理媒体を介して複製可能な抽象的実体として定義される。
• 情報複製の不可逆性——特に、コピーが分散され、局所的に削除できない状態——が、古典的世界における物理的出来事の定義を決定づける。
• 光子の放出や吸収といった出来事は、環境への情報複製を伴うため、結果が安定的かつ不可逆的であり、物理的である。
• 位置に局所化された量子状態（例：光子が放出または吸収される位置）は『状態記号』として機能し、空間上の物理的位置に対応させることで、古典的空間の概念を生じさせる。
• 古典的世界は独立した領域ではなく、情報複製と環境へのエンタングルメントのプロセスを通じて、量子力学から生じる。
• 量子的・古典的現実の違いは根本的ではなく、環境への情報複製の逆転が物理的に不可能であることに起因する。