[논문 리뷰] Life as an Explanation of the Measurement Problem

Szymon Łukaszyk|arXiv (Cornell University)|2018. 05. 13.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 26인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 생물학적 세포가 히알로그래픽 스크린을 통해 양자 정보 처리기로 작용한다고 제안하며, 열역학적 비가역성에 의해 구동되는 고전적 정보 처리가 측정 문제를 해결한다. 스크린에 정규 속도 성분을 도입함으로써 언루 효과를 유도하고, 드 브로이 파장과 코먼트 파장을 연결하여, 관측 가능한 우주가 정보 다양성을 극대화하기 위해 피타고라스 삼중항에서 유래된다고 제안한다.

ABSTRACT

No consensus regarding the universal validity of any particular interpretation of the measurement problem has been reached so far. The problem manifests strongly in various Wigner's-friend-type experiments where different observers experience different realities measuring the same quantum system. But only classical information obeys the second law of thermodynamics and can be perceived solely at the holographic screen of the closed orientable two-dimensional manifold implied by Verlinde's and Landauer's mass-information equivalence equations. I conjecture that biological cell, as a dissipative structure, is the smallest agent capable of processing quantum information through its holographic screen and that this mechanism have been extended by natural evolution to endo- and exosemiosis in multicellular organisms, and further to language of Homo sapiens. Any external stimuli must be measured and classified by the cell in the context of classical information to provide it with an evolutionary gain. Quantum information contained in a pure quantum state cannot be classified, while incoherent mixtures of non-orthogonal quantum states are only partially classifiable. The concept of an unobservable velocity, normal to the holographic screen is introduced. It is shown that it enables to derive the Unruh acceleration as acting normal to the screen, as well as to conveniently relate de Broglie and Compton wavelengths. It follows that the perceived universe, is induced by the set of Pythagorean triples, while all its measurable features, including perceived dimensionality, are set to maximise informational diversity.

연구 동기 및 목표

• 열역학적 및 정보이론적 원리에 기반하여 양자역학의 측정 문제를 해결하기 위해.
• 왜 고전적 정보만 인지 가능하고 양자 중첩 상태가 측정 결과에서 관측되지 않는지 설명하기 위해.
• 생물학적 세포가 소산 구조를 이루며, 히알로그래픽 스크린을 통해 양자 정보를 처리할 수 있는 최소 에이전트임을 제안하기 위해.
• 히알로그래픽 스크린의 정규 속도 성분을 포함한 기하 모델을 통해 언루 효과, 드 브로이 파장 및 코먼트 파장을 통합하기 위해.
• 관측 가능한 우주가 정보 다양성을 극대화하기 위해 피타고라스 삼중항에서 유도된다고 보여주기 위해.

제안 방법

• 양자 정보가 고전적 정보로 투영되는 두 차원 폐쇄된 옹차이블 매니폴드인 히알로그래픽 스크린을 도입한다.
• 버린데의 및 랜더의 질량-정보 등가 원리를 적용하여 질량과 정보를 연결하고, 열역학적 비가역성을 정보 처리에 기반을 두게 한다.
• 스크린에 관측 불가능한 정규 속도 성분을 도입하여, 스크린에 수직인 힘으로서 언루 가속도를 유도한다.
• 정규 속도를 이용해 스크린의 기하적 제약 조건을 통해 드 브로이 파장과 코먼트 파장을 연결한다.
• 관측 가능한 우주를 피타고라스 삼중항의 집합에서 유도되며, 측정 가능한 특성들이 정보 다양성을 극대화하도록 최적화된 것으로 모델링한다.
• 고전적 정보에만 열역학 제2법칙을 적용하여, 인식을 고전적 데이터 처리에 국한한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 위그너의 친구 사례에서 서로 다른 관측자가 다른 현실을 경험할 경우, 측정 문제는 어떻게 해결될 수 있는가?
• RQ2 왜 오직 고전적 정보만 인지 가능하고 순수한 양자 상태는 분류되지 않는가?
• RQ3 생물학적 세포는 열역학적 및 정보이론적 메커니즘을 통해 양자 정보를 처리하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 히알로그래픽 스크린에 정규 속도 성분을 도입하면 언루 효과는 어떻게 도출되는가?
• RQ5 정보 최적화 관점에서 관측 가능한 우주의 차원성과 구조는 무엇에 의해 결정되는가?

주요 결과

• 생물학적 세포는 소산 구조와 열역학적 비가역성 덕분에, 히알로그래픽 스크린을 통해 양자 정보를 처리할 수 있는 최소 에이전트로 제안된다.
• 열역학 제2법칙을 따르는 고전적 정보만 인지 가능하며, 순수한 양자 상태는 분류될 수 없다.
• 관측 불가능한 히알로그래픽 스크린의 정규 속도 성분 덕분에, 스크린에 수직인 힘으로서 언루 가속도를 유도할 수 있다.
• 드 브로이 파장과 코먼트 파장은 정규 속도와 스크린의 곡률을 통해 기하학적으로 관련되어 있음을 보여준다.
• 관측 가능한 우주는 피타고라스 삼중항의 집합으로부터 유도되며, 그 측정 가능한 특성들 — 차원성 등 — 이 정보 다양성을 극대화하도록 최적화되어 있다.
• 서로 수직이 아닌 양자 상태의 비균형 혼합 상태는 부분적으로만 분류 가능하며, 이는 고전적 인식의 한계를 설명한다.