[論文レビュー] Observation and superselection in quantum mechanics

N.P. Landsman|ArXiv.org|Nov 23, 1994

Quantum Mechanics and Applications被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、量子系の内在的性質からではなく、環境デコherenceと観測者に依存する超選択規則を通じて、古典的現実が生じることを主張する。系と計器を環境と結合し、局所性に裏付けられた環境の超選択規則を仮定することで、測定問題に対する環境的解法（例：Zeh, Zurek）が整合的になることが示され、中心的観測量のみが性質を持つ最小限の性質付与が提案される。これにより、固有ベクトル-固有値の関係は排除される。

ABSTRACT

We attempt to clarify the main conceptual issues in approaches to `objectification' or `measurement' in quantum mechanics which are based on superselection rules. Such approaches venture to derive the emergence of classical `reality' relative to a class of observers; those believing that the classical world exists intrinsically and absolutely are advised against reading this paper. The prototype approach (Hepp) where superselection sectors are assumed in the state space of the apparatus is shown to be untenable. Instead, one should couple system and apparatus to an environment, and postulate superselection rules for the latter. These are motivated by the locality of any observer or other (actual or virtual) monitoring system. In this way `environmental' solutions to the measurement problem (Zeh, Zurek) become consistent and acceptable, too. Points of contact with the modal interpretation are briefly discussed. We propose a minimal value attribution to observables in theories with superselection rules, in which only central observables have properties. In particular, the eigenvector-eigenvalue link is dropped. This is mainly motivated by Ockham's razor.

研究の動機と目的

• 超選択規則が量子力学から古典的現実を導出する概念的役割を明確化すること。
• 計器の状態空間に超選択領域を仮定する Hepp の手法を挑戦し、それが成立しないことを示すこと。
• 観測者とモニタリング系の局所性に裏付けられ、超選択規則を環境に適用すべきであることを提案すること。
• 環境的アプローチ（Zeh, Zurek）と超選択に基づく解釈を、観測者局所性に根ざして統合すること。
• 超選択理論における最小限の性質付与枠組みを提案し、中心的観測量（例：代数の中心の要素）のみが明確な性質を持つとみなすこと。

提案手法

• 観測者とモニタリング系の局所性に基づき、計器ではなく環境に超選択規則を仮定すること。
• 系-計器-環境の三重構造を、環境がデコherenceを引き起こす複合ヒルベルト空間でモデル化すること。
• 観測者の局所性を用いて、環境の自由度における超選択領域を正当化すること。
• 環境とのエンタングルメントによる量子重ね合わせの抑制を通じて、古典的振る舞いの出現を導出すること。
• 中心的観測量（例：代数の中心の要素）のみが明確な値を持つとみなされる、最小限の性質付与フレームワークを提案すること。
• Ockhamの剃刀に裏付けられたより一般的な性質付与を、標準的な固有ベクトル-固有値の関係の代わりに採用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ Hepp の手法—計器に超選択を仮定する—は概念的に成立しないのか？
• RQ2 超選択規則をどのように一貫的に適用することで、量子測定における古典的振る舞いを導出できるか？
• RQ3 環境は古典的性をどのように強制し、なぜ超選択規則を計器ではなく環境に適用すべきなのか？
• RQ4 超選択規則を含む理論において、固有ベクトル-固有値の関係に依存せずに、観測量に明確な値を割り当てる方法は何か？
• RQ5 観測者局所性は、なぜ環境における超選択領域の選択を正当化するのか？

主な発見

• 計器の状態空間に超選択領域を仮定する Hepp の手法は、整合的でないことが示され、成立しない。
• 観測者局所性と環境デコherenceと整合させるためには、超選択規則を計器ではなく環境に適用する必要がある。
• 環境デコherence機構（Zeh, Zurek）は、環境に超選択を適用することで、整合的かつ受け入れ可能になる。
• 中心的観測量（代数の中心の要素）のみが明確な性質を持つとされる、最小限の性質付与が提案される。
• Ockhamの剃刀と超選択理論の構造に裏付けられ、標準的な固有ベクトル-固有値の関係は不要とされる。
• 古典的世界は内在的ではなく、環境による超選択とデコherenceに起因して観測者に相対的に生じる。