[論文レビュー] Decision at the beam-splitter, or decision at detection, that is the question

Antoine Suárez|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 2012

Radioactive Decay and Measurement Techniques参考文献 15被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、量子力学における検出における非局所的決定—測定結果がビームスプリッターではなく検出器で決定されること—が、代替理論と明確に区別できることを主張している。非局所的決定がエネルギー保存則と干渉を保証するため、このメカニズムを拒否すると整合性の欠如が生じ、単一光子実験における決定論的または局所的隠れ変数理論が排除されることを示している。

ABSTRACT

I argue that nonlocal decision of the outcomes at detection excludes any alternative theory to quantum mechanics: Not all that matters for the results of physical experiments is content in space-time, but all that is in space-time is accessible to observation.

研究の動機と目的

• 検出における非局所的決定が量子力学において果たす基礎的役割を明確化すること。
• ビームスプリッターで決定が行われると仮定する代替理論と量子力学を区別すること。
• 単一光子実験におけるエネルギー保存則と干渉を保証するために、検出における非局所的決定が不可欠であることを示すこと。
• 検出における非局所的決定を拒否すると、スーパーデターミニズムまたは実験と矛盾する結果が生じることを主張すること。
• 測定問題が未解決のままであり、波動関数の収束に意識と不可逆性の役割を深く理解する必要があることを示すこと。

提案手法

• 単一光子源を用いたマハーズインターフェロメータを分析し、干渉パターンと検出結果を検討すること。
• 検出確率を位相差の関数として表す標準的な量子力学的式 P(a) = ½(1 + a cosΦ) を使用すること。
• 決定がビームスプリッターで行われると仮定する決定論的モデルと、標準的解釈（決定が検出で行われる）を、思考実験を用いて対比すること。
• 信号伝播速度を超える通信を排除するため、検出における非局所性がなければ「統計的解釈」が超光速信号を許容してしまうことを、ノーサイニング原理を用いて示すこと。
• gszgs および as12 の実験結果を根拠に、検出における非局所性を否定する局所的量子力学のバージョンを実験的に否定し、検出における非局所的決定を支持すること。
• 自由意志、エネルギー保存則、および検出における非局所性から生じる局所性の3つの公理から、量子代数を導出すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単一光子実験における干渉とエネルギー保存則を説明するために、検出における非局所的決定は必要不可欠か？
• RQ2 ビームスプリッターで決定が行われると仮定する代替理論は、実験的に否定可能か？
• RQ3 検出における決定の仮定が、決定論的または局所的隠れ変数モデルよりも単純で整合性のとれた説明を可能にするか？
• RQ4 不可逆性と意識の役割を理解することで、量子力学における測定問題を解消できるか？
• RQ5 ノーサイニング条件を満たしつつ、量子力学よりも非局所性が強い理論を構築することは可能か？

主な発見

• エネルギー保存則を保つために、単一光子干渉実験において検出における非局所的決定が不可欠である。
• gszgs や as12 のような実験により、検出における非局所性を否定する局所的量子力学のバージョンは実験的に否定された。
• ビームスプリッターで決定が行われると仮定する決定論的モデルは、スーパーデターミニズムを生じさせ、自由意思や実験的制御と矛盾する。
• 各検出器ごとに異なる結果分布を仮定する「統計的解釈」では、検出における非局所性が認められない限り、超光速信号が生じる。
• 標準的解釈にすでに存在する非局所性を超えて、量子力学を非局所性の観点から改善することはできない。
• 測定問題は未解決のままであり、波動関数の収束に意識と不可逆性がどのように関係するかを理解することが、その解決に不可欠である。