[論文レビュー] Is the Interpretation of Delayed-Choice Experiments Misleading?

Pierre Roussel, I. Stefan|ArXiv.org|Jun 18, 2007

Quantum Mechanics and Applications参考文献 6被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、遅延選択実験の広く受け入れられている解釈に挑戦し、光子が放出後に経路を「選ぶ」という考え方が、量子力学を誤解していると主張する。波動関数の収束が後の測定選択によって後向きに影響を受けるという考えは誤りであり、観測結果は、後向き因果性や観測者依存的現実を仮定せずに、標準的な量子理論と完全に整合しているとされる。

ABSTRACT

The interpretation of an experimental realization of Wheeler's delayed-choice gedanken experiment is discussed and called into question.

研究の動機と目的

• 最近の実験的実現において提示されたホイーラーの Gedanken 実験における遅延選択効果の解釈の妥当性を疑問視すること。
• 光子が放出後に経路を「選ぶ」という考え方が、標準的な量子力学に反し、不必要な後向き因果性を導入すると主張すること。
• 波動関数が後の測定設定によって後から変化することはないこと、測定結果は実験の全状況に依存することを示すこと。
• 波動関数は明確な軌道を持つ物理的実体ではなく、確率を予測するための道具であることを強調すること。
• 補完性原理が、初期状態が後の選択によって変化すると解釈されるのではなく、測定設定が観測可能な性質を定義することを明確にすること。

提案手法

• 閉じた（BS2あり）と開いた（BS2なし）の両方のマハーズインターフェロメータ設定を比較し、検出確率を分析する。
• 重ね合わせと波動関数の時間発展を標準的な量子力学的記述に基づき適用し、状態が測定までコherently 保たれることを示す。
• アインシュタイン、ボーア、シュレーディンガーの歴史的発言を用いて、波動関数が物理的軌道ではなく確率振幅であると主張する。
• 波動関数の収束は測定時にのみ発生し、それ以前には起こらないこと、そしてBS1とBS2の間で、後の意思決定による状態の変化は一切ないことを強調する。
• 主張される「遅延選択」効果と実際の量子形式主義を対比し、結果が最終測定設定にのみ依存することを示す。
• 初期状態が後の選択によって変化すると主張する際、ボーアの補完性原理が誤って適用されていると主張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 遅延選択実験は、一般的に解釈されているように、光子の経路に後向き因果的影響を及ぼしていると言えるか？
• RQ2 光子が後から「両方の経路を通過した」あるいは「片方の経路を通過した」という主張は、標準的な量子力学と整合するか？
• RQ3 波動関数は明確な軌道を持つ物理的実体と見なせるのか、それとも測定結果を予測するための道具にすぎないのか？
• RQ4 光子がBS1を通過した後にBS2が存在するか否かが、光子の過去状態を変えるのか、それとも結果は最終測定設定にのみ依存するのか？
• RQ5 補完性原理は遅延選択解釈において正しく適用されているのか、それとも測定設定の役割を誤って解釈しているのか？

主な発見

• 一般的に解釈されている遅延選択効果—測定選択が後から光子の経路を決定するとされる—は、量子力学によって支持されていない。
• 後のBS2の決定によって、BS1とBS2の間で波動関数が変化することはない。状態は測定までユニタリに進化する。
• BS2の有無に関わらず、BS2の手前で検出確率振幅は各アームで1/2である。
• 光子が「両方の経路を通過した」あるいは「片方の経路を通過した」という考えは、古典的誤解である。測定の間には明確な軌道は存在しない。
• 波動関数の収束は検出時にのみ発生し、測定設定の選択が観測可能な性質を決定するが、系の過去状態を変えるわけではない。
• この実験は、非伝統的設定における波動パケットの縮退を示しているが、後向き因果的影響ではない。標準的な量子測定プロセスが働くにすぎない。