[논문 리뷰] Dynamically Multivalued, Not Unitary or Stochastic, Operation of Real Quantum, Classical and Hybrid Micro-Machines

Andrei P. Kirilyuk|arXiv (Cornell University)|2002. 11. 15.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 503인용 수 18

한 줄 요약

논문은 모든 실제 물리적 과정—양자, 고전, 하이브리드 마이크로기계를 포함하여—동적으로 상호모순되는 시스템 실현을 생성함으로써 본질적인 다가값성과 복잡성을 초래한다고 제안한다. 이러한 본질적인 동적 난수성은 불가분한 복잡성에 뿌리를 두고 있으며, 이는 유니터리 양자 계산의 실현 가능성에 근본적인 도전을 가하며, 생물학적 시스템을 영감으로 삼는 본질적으로 혼란스럽고 창의적인 기계로의 전환을 필수로 한다.

ABSTRACT

Any real interaction process produces many incompatible system versions, or realisations, giving rise to the omnipresent dynamic randomness and universally defined complexity (physics/9806002). Since quantum behaviour dynamically emerges as the lowest complexity level (quant-ph/9902016), quantum interaction randomness can only be relatively strong, which reveals the causal origin of quantum indeterminacy (quant-ph/9511037) and true quantum chaos (quant-ph/9511035), but rigorously excludes a possibility of unitary quantum computation, even in the 'ideal', noiseless system. Any real computation is an internally chaotic (multivalued) process of system complexity development realised in different regimes. The unitary quantum machines, including their postulated 'magic', cannot be realised as such because their dynamically single-valued scheme is incompatible with the irreducibly high dynamic randomness at quantum complexity levels and should be replaced by the explicitly chaotic, intrinsically creative machines already realised in living organisms and providing their quite different, realistic kind of magic. The related concepts of reality-based, complex-dynamical nanotechnology, biotechnology, and intelligence are outlined, together with the ensuing change in research strategy. The unreduced solution of the many-body problem reveals the true, complex-dynamical basis of solid-state dynamics, including the origin and internal dynamics of macroscopic quantum states. The critical, 'end-of-science' state of the unitary knowledge and the way to positive change are causally specified within the same, universal concept of complexity.

연구 동기 및 목표

• 실제 동적 난수성과의 불일치를 입증함으로써 양자역학에서 유니터리 진화의 기초적 가정을 도전한다.
• 양자 불확정성과 혼란이 본질적 확률적 가정이 아니라, 불가분한 시스템 복잡성에서 인과적으로 기인한다는 것을 확립한다.
• 실제 상호작용의 다가값성으로 인해, 조건이 이상적이고 노이즈가 없는 환경이더라도 유니터리 양자 계산은 물리적으로 실현 불가능하다고 주장한다.
• 복잡성 기반의 본질적 창의성과 동적 시스템을 바탕으로 한 나노기술, 생물공학, 인공지능의 새로운 범주를 제안한다.
• 다체 문제의 축소되지 않은 해법을 통해 고체역학의 역학 기초와 매크로스코픽 양자 상태의 진정한 역학 기반을 재정의한다.

제안 방법

• 실제 상호작용 과정이 서로 상호배타적인 시스템 실현을 생성함으로써 동적 난수성과 복잡성을 유도하는 분석을 수행한다.
• 불가분한 복잡성 개념을 적용하여, 노이즈가 없더라도 양자 수준의 역학이 유니터리가 아니라 다가값적임을 보여준다.
• 복잡성 역학의 프레임워크를 사용하여, 양자 불확정성을 낮은 복잡성 수준에서의 높은 동적 난수성의 결과로 재해석한다.
• 매크로스코픽 양자 상태의 기초가 되는 동일한 복잡성 기반 역학이 양자 혼란의 인과적 기원임을 도출한다.
• 유니터리 양자 기계를 대체하여 살아있는 생물체의 작동 원리를 반영하는 명시적 혼란스럽고 다가값적 시스템을 제안한다.
• 양자, 고전, 하이브리드 마이크로기계의 기술적 기술을 통합하는 보편적인 복잡성 기반 프레임워크를 도입한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 노이즈가 없는 조건에서도 유니터리 양자 계산이 왜 실제 물리적 과정과 본질적으로 불일치하는가?
• RQ2 제안된 복잡성 기반 역학에 따르면, 양자 불확정성과 양자 혼란의 인과적 기원은 무엇인가?
• RQ3 실제 상호작용의 다가값성과 동적 난수성은 표준 양자역학 해석에 어떤 도전을 가하는가?
• RQ4 삶을 영속하는 생물체는 어떤 방식으로 유니터리가 아니며 본질적으로 창의적인 기계의 모델이 되는가?
• RQ5 다체 문제의 축소되지 않은 해법은 매크로스코픽 양자 상태의 진정한 역학적 기초를 어떻게 드러내는가?

주요 결과

• 실제 물리적 상호작용은 본질적으로 상호배타적인 시스템 실현을 생성함으로써 동적 난수성과 보편적으로 정의된 복잡성을 초래한다.
• 양자 행동은 가장 낮은 복잡성 수준으로 나타나지만, 그곳에서도 역학은 다가값적이고 유니터리가 아니며, 이는 표준 양자 계산 가정과 모순된다.
• 양자 불확정성과 혼란은 본질적 확률 가정이 아니라, 양자 복잡성 수준에서의 불가분한 동적 난수성에 의해 인과적으로 설명된다.
• 유니터리 양자 기계는 그 단일값적 설계가 실제 상호작용의 다가값성과 불일치하므로 실현될 수 없다.
• 논문은 유니터리 지식의 '비판적, 과학의 끝' 상태를 식별하고, 복잡성 기반의 현실 기반 연구 전략으로의 전환을 제안한다.
• 생물체는 이미 본질적으로 창의적이고 비유니터리 기계를 실현하고 있으며, 향후 나노기술과 인공지능의 현실적인 모델을 제공한다.