[논문 리뷰] Strong Decoherence

Murray Gell‐Mann, James B. Hartle|arXiv (Cornell University)|1995. 09. 28.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 7인용 수 32

한 줄 요약

이 논문은 '강한 얽힘'을 도입한다—이 조건은 일반화된 기록이 미래의 진화 동안 안정성을 유지하도록 요구함으로써 폐쇄계에서 과거 양자 역사가 지속됨을 보장한다. 이는 두 가지 조건을 수립한다: (1) 미래의 사영 연산자가 각 시점에서 효과적 기록 연산자와 교환 가능해야 하며, (2) 이러한 기록 연산자가 시간에 따라 약간도 변하지 않아야 하며, 이는 계속된 얽힘과 확률 규칙의 일관성을 보장한다.

ABSTRACT

We introduce a condition for the strong decoherence of a set of alternative histories of a closed quantum-mechanical system such as the universe. The condition applies, for a pure initial state, to sets of homogeneous histories that are chains of projections, generally branch-dependent. Strong decoherence implies the consistency of probability sum rules but not every set of consistent or even medium decoherent histories is strongly decoherent. Two conditions characterize a strongly decoherent set of histories: (1) At any time the operators that effectively commute with generalized records of history up to that moment provide the pool from which -- with suitable adjustment for elapsed time -- the chains of projections extending history to the future may be drawn. (2) Under the adjustment process, generalized record operators acting on the initial state of the universe are approximately unchanged. This expresses the permanence of generalized records. The strong decoherence conditions (1) and (2) guarantee what we call ``permanence of the past'' -- in particular the continued decoherence of past alternatives as the chains of projections are extended into the future. Strong decoherence is an idealization capturing in a general way this and other aspects of realistic physical mechanisms that destroy interference, as we illustrate in a simple model. We discuss the connection between the reduced density matrices that have often been used to characterize mechanisms of decoherence and the more general notion of strong decoherence. The relation between strong decoherence and a measure of classicality is briefly described.

연구 동기 및 목표

• 폐쇄계(예: 우주와 같은)에서 양자 역사가 지속됨을 보장하는 엄밀한 조건을 정의하기 위해.
• 기존의 얽힘 기준의 한계를 해결하기 위해 더 강하고 물리적으로 타당한 조건을 도입하기 위해.
• 기록된 역사가 시스템의 진화와 함께 여전히 얽힘되어 있고 일관됨을 보장하는 아이디어를 체계화하기 위해.
• 일반화된 기록과 축소 밀도 행렬을 더 넓은 양자 얽힘 이론의 프레임워크에 연결하기 위해.
• 강한 얽힘과 양자 시스템에서의 고전성 사이의 관계를 명확히 하기 위해.

제안 방법

• 각 시점에서 미래 사영 연산자가 효과적 기록 연산자와 교환 가능하도록 하는 강한 얽힘 조건을 제안한다.
• 시간에 따른 기록 연산자의 조정 과정을 도입하여 初기 상태 사영과의 일관성을 유지한다.
• 강한 얽힘은 두 가지 핵심 조건을 통해 정의된다: (1) 미래 사영 연산자는 기록과 교환 가능한 연산자 집합에서 선택되어야 하며, (2) 기록 연산자는 시간 진화 동안 약간도 변하지 않아야 한다.
• 이 프레임워크를 동질적 역사에서의 사영 연쇄에 적용하여 분지 의존 역사로 일반화한다.
• 일반화된 기록 연산자를 통해 시스템의 자유도에 저장된 정보를 표현한다.
• 강한 얽힘을 중간 얽힘과 축소 밀도 행렬 접근법과 비교하여, 그가 더 광범위한 물리적 관련성을 지닌다는 것을 보여준다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 시스템의 시간이 흐름에 따라 과거 양자 대안이 계속 얽힘을 유지할 수 있도록 보장할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ2 중간 얽힘을 초월하여 동질적 역사 집합에서 확률 합 규칙의 일관성을 보장하는 조건은 무엇인가?
• RQ3 일반화된 기록 연산자가 양자 역사 안정화와 과거의 지속성에 어떻게 기여하는가?
• RQ4 강한 얽힘은 일반적으로 얽힘 이론에서 사용되는 축소 밀도 행렬 형식과 어떻게 관련이 있는가?
• RQ5 강한 얽힘과 양자 시스템에서의 고전성 측정치 사이의 연결 고리는 무엇인가?

주요 결과

• 강한 얽힘은 각 시점에서 미래 사영 연산자가 효과적 기록 연산자와 교환 가능하도록 요구함으로써 과거 역사가 지속됨을 보장한다.
• 이 조건은 사영 연쇄가 미래로 연장됨에 따라 과거 대안이 계속 얽힘을 유지함을 보장한다.
• 일반화된 기록 연산자는 시간 진화 동안 약간도 변하지 않으며, 이는 기록된 정보의 안정성을 표현한다.
• 강한 얽힘은 확률 합 규칙의 일관성을 보장하며, 이는 중간 얽힘과의 차이를 나타낸다.
• 이 프레임워크는 기존의 얽힘 기준을 일반화하고 강화하여 간섭을 억제하는 현실적인 메커니즘을 포괄한다.
• 이 접근법은 우주와 같은 폐쇄계에서 양자 역사 해석을 위한 더 견고한 기초를 제공한다.