[論文レビュー] The Transactional Nature of Quantum Information

Subhash Kak|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2009

Quantum Mechanics and Applications参考文献 9被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、量子情報の取引的解釈を提案し、情報が送信者の選択が受信者に伝達されたときにのみ意味を持つという主張を行う。ヴァン・ネウマンエントロピーとは異なり、提案された測度は未知の純粋な量子状態に対しても非ゼロの情報を割り当て、繰り返し測定によって無限に近い情報抽出が可能になる。これにより、量子情報は静的性質ではなく、動的で関係的な取引として再定義される。

ABSTRACT

Information, in its communications sense, is a transactional property. If the received signals communicate choices made by the sender of the signals, then information has been transmitter by the sender to the receiver. Given this reality, the potential information in an unknown pure quantum state should be non-zero. We examine transactional quantum information, which unlike von Neumann entropy, depends on the mutuality of the relationship between the sender and the receiver, associating information with an unknown pure state. The information that can be obtained from a pure state in repeated experiments is potentially infinite.

研究の動機と目的

• 量子情報を静的性質ではなく、送信者と受信者の間の取引的プロセスとして再定義すること。
• ヴァン・ネウマンエントロピーを量子情報の唯一の測度とする従来の使い方を疑問視すること。
• 繰り返し測定可能な未知の純粋量子状態が、非ゼロの情報、さらには無限の情報を持つ可能性を示すこと。
• 送信者と受信者の間の相互相関に基づく量子情報理論の基盤を確立すること。
• 情報が量子測定取引の完了によってのみ生じる、概念的枠組みを提供すること。

提案手法

• 送信者の選択が量子状態を介して受信者に伝達されたときのみ情報が伝達される、取引的モデルを提示する。
• 情報は状態そのものに内在するのではなく、送信者と受信者の相互作用に依存する関係的性質であると定義する。
• 純粋状態に内在する潜在的情報は非ゼロであり、繰り返し実験的準備と測定によってアクセス可能であると主張する。
• 量子力学の取引的解釈における「取引」の概念を用い、情報交換を発信者と吸収者とのハンドシェイクとしてフレームする。
• ヴァン・ネウマンエントロピーが純粋状態の情報の全潜在的側面を捉えていないと拒否する。
• 送信者と受信者の相互相関に依存する新しい情報測度を導入し、情報伝達における選択と確認の役割を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 受信者や完成した測定取引が存在しない状況で、量子情報は意味的に定義可能だろうか？
• RQ2 純粋状態に対してヴァン・ネウマンエントロピーがゼロの情報を割り当てるが、その状態は繰り返し再現可能な測定結果を示せる。これはなぜか？
• RQ3 未知の純粋量子状態が繰り返し準備され測定された場合、その情報含量は何か？
• RQ4 量子力学における情報の関係的性質は、古典的情報理論とどのように異なるか？
• RQ5 量子的取引の概念は、量子系における情報の出現を完全に説明できるか？

主な発見

• 繰り返し測定された未知の純粋量子状態の情報含量は非ゼロであり、潜在的に無限である。
• 取引的解釈は、純粋状態の関係的性質を捉えていないヴァン・ネウマンエントロピーに比べ、量子情報のより包括的な説明を提供する。
• 量子力学における情報は状態そのものの性質ではなく、送信者と受信者の相互作用から生じる。
• 同一の純粋状態から無限の情報抽出が可能なのは、量子測定の再現性と選択の確認に起因する。
• 本稿は、量子情報が本質的に取引的であることを確立している。発信と受信の両方が意味づけられるために不可欠である。
• この枠組みにより、量子情報は静的で状態依存の量ではなく、動的で関係的なプロセスとして再定義される。