[논문 리뷰] A quantum solution to the arrow-of-time dilemma: reply

Lorenzo Maccone|ArXiv.org|2009. 12. 30.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 열역학적 역전이 아니라 시스템과 관측자 간의 양자 상호정보량(QMI) 손실으로 인해 엔트로피 감소가 주관적으로만 인지된다는 주장으로 시간의 화살 문제를 양자적 해결책으로 뒷받PropertyParams니다. 핵심 기여는 오직 정보를 보존하는 과정만 관측 가능하므로, 엔트로피 감소가 없어지기 때문에 엔트로피가 증가하는 것처럼 보인다는 것입니다.

ABSTRACT

I acknowledge a flaw in the paper "A quantum solution to the arrow of time dilemma": as pointed out by Jennings and Rudolph, (classical) mutual information is not an appropriate measure of information. This can be traced back to the quantum description underlying my analysis, where quantum mutual information is the appropriate measure of information. The core argument of my paper (summarized in its abstract) is not affected by this flaw. Nonetheless, I point out that such argument may not be adequate to account for all phenomena: it seems necessary to separately postulate a low entropy initial state.

연구 동기 및 목표

• 정보 손실으로 인해 엔트로피 감소가 관측 불가능하다는 것을 보여줌으로써 시간의 화살 문제를 해결하기 위해.
• 양자 시스템에서 상관관계를 측정하는 데 있어 고전적 상호정보량(CMI)이 아니라 양자 상호정보량(QMI)이 올바른 척도임을 명확히 하기 위해.
• 순수 상태의 우주에서 시스템과 관측자 간의 얽힘 손실로 인해 관측되는 엔트로피 증가가 발생한다는 것을 주장하기 위해.
• 이전의 분리가 상관관계에 잔류하는 한 재코herency가 불가능하다는 것을 보여주기 위해.
• 관측된 천체물리적 조건과 일치시키기 위해 낮은 엔트로피 초기 상태에 대한 추가 공리가 필요하다는 것을 밝혀내기 위해.

제안 방법

• 우주가 순수 양자 상태에 있다고 가정함으로써, 상관관계를 얽힘으로서 기술할 수 있는 순수화 공간을 사용할 수 있도록 함.
• 양자 상관관계에서 기인하는 엔트로피를 정량화하기 위해 부분계의 폰 노이만 엔트로피를 적용함.
• 엔트로피 감소 중 정보 손실을 측정하기 위해 양자 상호정보량(QMI)의 감소를 분석함.
• 환경에 에너지를 방출하지 않는 시스템 엔트로피 감소는 시스템과 관측자 간 QMI 감소와 반드시 짝지어져야 함을 보여줌.
• 보른 규칙을 사용하여 얽힘에서 기인하는 주관적 확률과 관련 엔트로피를 유도함.
• 재코herency는 모든 상관관계가 완전히 삭제되어야 가능하며, 잔류한 얽힘은 이를 방해하기 때문에.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 유니터리 양자 역학적 진화가 지속되는 동안 왜 엔트로피가 비가역적으로 증가하는 것처럼 보이는가?
• RQ2 양자역학적으로 이론적으로 가능하더라도 왜 엔트로피 감소는 관측되지 않는가?
• RQ3 양자 프레임워크에서 정보의 정확한 척도는 무엇인가—고전적 상호정보량인지, 양자 상호정보량인지?
• RQ4 양자역학은 시간의 화살에 대한 주관적 인식을 어떻게 설명할 수 있는가?
• RQ5 관측된 우주의 낮은 엔트로피 초기 상태를 설명하기 위해 추가로 어떤 공리가 필요한가?

주요 결과

• 원본 논문의 주장은 고전적 상호정보량을 사용한 결함에도 불구하고, 상관관계를 측정하는 데 있어 양자 상호정보량(QMI)이 올바른 척도이므로 여전히 타당함.
• 환경에 에너지를 방출하지 않는 시스템 엔트로피 감소는 시스템과 관측자 간 QMI 감소와 반드시 짝지어져야 함.
• QMI 감소가 일어나는 동안에도 고전적 상호정보량(CMI)은 증가할 수 있으므로, CMI는 양자적 맥락에서 부적합한 척도임을 보여줌.
• 이전의 분리에 대한 정보가 상관관계에 남아 있는 한 재코herency는 불가능하며, 완전한 비상관관계가 필요함.
• 낮은 엔트로피 초기 조건에 대한 추가 공리 없이선 현재의 낮은 엔트로피 상태를 설명할 수 없는 양자적 해결책은 실패함.
• 이 주장은 제2법칙에 대한 주관적 설명을 제공한다: 엔트로피 감소가 관측되지 않는 것은 감소가 관측자에 의해 코딩된 상관관계에 흔적을 남기지 않기 때문이다.