[논문 리뷰] Contextual objectivity and quantum holism

Philippe Grangier|arXiv (Cornell University)|2003. 01. 01.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 양자 얽힘을 '비국소성'이 아니라 '양자 통합성'으로 이해해야 한다고 주장한다. 즉, 복합 양자 시스템은 개별 입자의 상태로 환원될 수 없는 객관적이고 예측 가능한 성질을 지닌다. 개별 입자가 확정된 양자 상태를 갖지 않는다는 점을 거부함으로써, 이 논문은 벨의 부등식 위반이 원격 작용 때문이 아니라, 얽힌 시스템의 전반적 성질이 객관적으로 실재하기 때문임을 보여준다. 이는 인과성과 로렌츠 불변성을 유지한다.

ABSTRACT

In our effort to restate a "realistic" approach to quantum mechanics, that would fully acknowledge that local realism is untenable, we add a few more questions and answers to the list presented in quant-ph/0203131. We also suggest to replace the very misleading wording "quantum non-locality" by "quantum holism", that conveys a much better intuitive idea of the physical content of entanglement.

연구 동기 및 목표

• 양자 비국소성이라는 용어의 광범위한 사용이 얽힘의 본질을 오해하게 한다는 점을 도전한다.
• 복합 시스템의 맥락적이고 통합적인 성질을 통해 양자역학이 객관적 실재론을 지지할 수 있음을 주장한다.
• 벨의 부등식 위반이 비국소적 영향 때문이 아니라, 개별 입자가 확정된 상태를 갖지 않기 때문임을 보여준다.
• 원격 작용의 개념을 상대성과 호환되는 인과적이고 물리적인 양자 상태 전파 방식으로 대체한다.
• 얽힘의 비고전적이고 전반적인 성격을 더 정확하고 오해의 여지가 적은 용어로 '양자 통합성'을 주장한다.

제안 방법

• 완전한 예측 가능하고 반복 가능한 측정을 통해 정의된 양자 상태를 재해석함으로써, 예측 가능성과 반복 가능성을 통해 객관성을 정의한다.
• 숨겨진 변수를 배제하는 물리적 정의를 적용함으로써, 벨의 부등식을 뒷받침하는 가정을 무효화한다.
• EPR의 실재 기준을 적용하지만, 얽힌 시스템에서 함께 예측 가능한 측정 가능 양에 국한한다.
• 얽힘 스위칭과 얽힘 없이도 비국소성을 보이는 현상을 분석함으로써, 상관관계가 개별 입자가 아니라 전반적 상태에 의해 전달됨을 보여준다.
• 파동함수 붕괴가 순식간의 작용이 아니며, 상대성과 일치하는 전반적 상태의 객관적 실재성을 반영하는 것임을 주장한다.
• 양자 시스템이 부분들로 분해될 수 없는 성질을 지닌다는 점을 강조하기 위해 의미론적이고 개념적인 전환으로 '양자 통합성'을 제안한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 '양자 비국소성'이라는 용어는 오해의 소지가 있으며, 어떤 대체 용어가 얽힘의 물리적 본질을 더 잘 반영하는가?
• RQ2 원격 작용이나 은폐 변수를 도입하지 않더라도 양자역학의 실재론적 해석을 유지할 수 있는가?
• RQ3 벨의 부등식을 위반하면서도 국소성과 로렌츠 불변성을 유지할 수 있는가?
• RQ4 얽힌 시스템 내에서 개별 입자의 물리적 상태는 무엇이며, 왜 그들은 확정된 양자 상태를 갖지 않는가?
• RQ5 '양자 통합성'은 '비국소성'보다 얽힘의 더 정확한 묘사가 되는가?

주요 결과

• 벨의 부등식 위반은 비국소적 영향이 필요하지 않으며, 개별 입자가 확정된 양자 상태를 갖지 않기 때문에 발생한다.
• 복합 시스템의 양자 상태는 부분들이 그렇지 못하더라도 객관적으로 실재하며, 맥락적 객관성 덕분에 예측 가능하다.
• 얽힘에서의 상관관계는 전반적 상태를 통해 전달되며, 이는 인과적이고 상대론적 인과성과 일치한다.
• '양자 비국소성'이라는 용어는 오해의 소지가 있으며, 순식간의 원격 작용을 암시하기 때문에 '양자 통합성'으로 대체되어야 한다.
• 양자역학은 초광속 신호나 비인과적 영향을 필요로 하지 않으며, 이와 같은 역설은 개별 입자에 실재성을 잘못 부여한 데서 기인한다.
• EPR의 실재 기준은 얽힌 시스템의 공동 성질에 적용되지만, 개별 입자에는 적용되지 않으며, 이것이 국소 실재론이 원인 없이 붕괴되는 이유이다.