[論文レビュー] Elements of Environmental Decoherence

Erich Joos|ArXiv.org|Aug 2, 1999

Quantum Mechanics and Applications参考文献 13被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、環境との相互作用が量子重ね合わせのコherenceを失わせ、古典的であるように見える仕組みを概念的に説明する。量子理論の基礎的問題、特に測定問題を解消する上でデコherenceの役割を強調しており、崩壊仮説を必要としない。

ABSTRACT

In this contribution I give a brief introduction to the essential concepts and mechanisms of decoherence by the environment. The emphasis will be not so much on technical details but rather on conceptual issues and the impact on the interpretation problem of quantum theory.

研究の動機と目的

• 量子力学における環境デコherenceの概念的基盤を明確化すること。
• デコherenceの観点から、量子理論における測定問題を扱うこと。
• 環境との相互作用が量子干渉を抑制する仕組みを説明し、古典的挙動へと導くこと。
• 量子系から古典的性質が出現する仕組みを理解するための枠組みを提供すること。
• 追加の仮説を必要とせず、量子から古典的挙動への転移を自然なメカニズムとして位置づけること。

提案手法

• 密度行列形式を用いて、環境と相互作用するオープン量子系のダイナミクスを分析する。
• 環境の自由度とエンタングルメントによって生じる密度行列の非対角成分の減衰を追跡する。
• デコherenceに対して安定な状態（ポインター状態）を特定するためのポインター基底の概念を用いる。
• 環境との相互作用を通じて、優れた基底（ポインター状態）がどのように選ばれるかを説明する。
• エンタングルメントと環境への情報損失が、量子コherenceの抑制に果たす役割を強調する。
• 簡単なモデルに形式的枠組みを適用し、量子力学的進化から古典的挙動がどのように出現するかを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 環境との相互作用がどのように量子重ね合わせの抑制を引き起こすのか？
• RQ2 どの基底において古典的挙動が出現するのかを決定するのは何か？
• RQ3 デコherenceが量子力学の古典的極限をどの程度説明できるのか？
• RQ4 波動関数の崩壊を仮定せず、デコherenceが測定問題をどのように解消するのか？
• RQ5 エンタングルメントと環境への情報の流れが、デコherence過程において果たす役割は何か？

主な発見

• 環境デコherenceは、巨視的系における量子干渉の抑制を自然に説明する。
• 環境との相互作用に対して安定な状態からなるポインター基底は、系-環境結合によって動的に選ばれる。
• 古典的挙動の説明に、波動関数の崩壊のような追加の仮説を必要としない。
• デコherenceの速度は、系-環境相互作用の強さと性質に依存し、より大きな環境ではより速くなる。
• デコherenceは、量子理論から古典的性質が出現するメカニズムを提供し、量子測定の基礎的問題を解消する。
• このプロセスは標準量子力学と整合しており、巨視的重ね合わせが実際には観測されない理由を説明する。