[논문 리뷰] Reconsideration of the Uncertainty Relations and Quantum Measurements

Spiridon Dumitru|arXiv (Cornell University)|2008. 04. 01.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 50인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 양자 불확정성 관계의 전통적 해석(CIUR)에 도전하며, 그 기초가 복구 불가능한 결함을 지니고 있고 버려져야 한다고 주장한다. 정보 전송 모델을 제안하여 양자 관측량을 난수변수로 간주함으로써, 기존의 불확정성 원칙에 의존하지 않는 더 단순하고 자연스러운 양자 측정 이론을 제공한다.

ABSTRACT

Discussions on uncertainty relations (UR) and quantum measurements (QMS) persisted until nowadays in publications about quantum mechanics (QM). They originate mainly from the conventional interpretation of UR (CIUR). In the most of the QM literarure, it is underestimated the fact that, over the years, a lot of deficiencies regarding CIUR were signaled. As a rule the alluded deficiencies were remarked disparately and discussed as punctual and non-essential questions. Here we approach an investigation of the mentioned deficiencies collected in a conclusive ensemble. Subsequently we expose a reconsideration of the major problems referring to UR and QMS. We reveal that all the basic presumption of CIUR are troubled by insurmountable deficiencies which require the indubitable failure of CIUR and its necessary abandonment. Therefore the UR must be deprived of their statute of crucial pieces for physics. So, the aboriginal versions of UR appear as being in postures of either (i) thought-experimental fictions or (ii) simple QM formulae and, any other versions of them, have no connection with the QMS. Then the QMS must be viewed as an additional subject comparatively with the usual questions of QM. For a theoretical description of QMS we propose an informationtransmission model, in which the quantum observables are considered as random variables. Our approach directs to natural solutions and simplifications for many problems regarding UR and QMS.

연구 동기 및 목표

• 양자 불확정성 관계(CIUR)의 전통적 해석에서 오랫동안 간과당해온 결함을 규명하고 통합한다.
• CIUR의 기초 가정이 복구 불가능한 결함을 지니고 있으며, 양자 물리학의 기초로 유지되어서는 안 된다고 주장한다.
• 양자 측정(QMS)을 표준 양자역학과 분리된 별개의 이론적 주제로 재정의한다.
• 양자 관측량을 난수변수로 간주하는 정보 전송 모델을 제안하여 QMS를 더 자연스럽게 기술한다.
• 단순하고 일관된 이론적 프레임워크를 통해 오랫동안 남아있던 UR 및 QMS 문제를 해결한다.

제안 방법

• 수십 년에 걸친 CIUR에 대한 비판적 논의를 수집·통합하여 그 기초적 결함에 대한 결정적인 비판을 수행한다.
• CIUR가 본질적으로 부정확하므로, 양자 물리학의 기초로 삼을 수 없다고 주장하며 기각한다.
• 양자 관측량을 난수변수로 모델링하는 정보 전송 모델을 도입한다.
• 이 모델을 사용하여 불확정성 관계에 의존하지 않고도 양자 측정을 기술한다.
• 불확정성 관계를 실제 측정과 연결되지 않은 사고 실험 또는 순수 수학적 공식으로 재해석한다.
• CIUR에 의존하지 않으며 이전의 모순을 해결하는 QMS의 새로운 이론적 프레임워크를 수립한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전통적 불확정성 관계 해석(CIUR)의 누적된 결함은 무엇이며, 실제로 복구 불가능한가?
• RQ2 수십 년에 걸쳐 반복적으로 비판받아왔음에도 CIUR가 왜 여전히 지배적인가?
• RQ3 양자 측정은 불확정성 관계와 의미 있게 분리될 수 있으며, 만약 그렇다면 이론적으로 어떻게 기술해야 하는가?
• RQ4 CIUR를 대체할 수 있는 대안적 형식은 무엇이며, 이를 통해 양자 측정을 일관되고 자연스럽게 기술할 수 있는가?
• RQ5 양자 관측량을 난수변수로 간주함으로써 QMS 이해에 어떤 단순화가 가능해지는가?

주요 결과

• 전통적 불확정성 관계 해석(CIUR)은 본질적으로 결함이 있으며 복구될 수 없어 완전히 폐기되어야 한다.
• CIUR의 모든 기본 가정은 극복할 수 없는 결함을 지니며 과학적으로 타당하지 않다.
• 불확정성 관계는 사고 실험의 환상이거나 순수한 수학적 공식일 뿐이며 실제 양자 측정과는 관련이 없다.
• 양자 측정은 표준 양자역학과 분리된 별개의 이론적 영역으로 간주되어야 한다.
• 관측량을 난수변수로 간주하는 제안된 정보 전송 모델은 오랫동안 남아있던 UR 및 QMS 문제에 자연스럽고 단순한 해결책을 제공한다.
• 새로운 프레임워크는 CIUR가 필요 없으며, 양자 측정을 기술하는 데 coherent한 대안을 제공한다.