[論文レビュー] Quantum Computation and Many Worlds

Clare Hewitt-Horsman|arXiv (Cornell University)|Oct 30, 2002

Quantum Mechanics and Applications参考文献 12被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、サザンダースとズレックが発展させた、多くの世界（エヴェレット的）解釈を用いて、量子計算の物理的記述を提示する。重ね合わせや測定といった量子過程が多宇宙フレームワーク内で自然に生じることを説明し、波動関数の収束を必要としない一貫性があり客観的な量子アルゴリズムの記述を可能にする。

ABSTRACT

An Everett (`Many Worlds') interpretation of quantum mechanics due to Saunders and Zurek is presented in detail. This is used to give a physical description of the process of a quantum computation. Objections to such an understanding are discussed.

研究の動機と目的

• 多くの世界解釈を用いて、量子計算の物理的で客観的な記述を提供すること。
• 一貫した多世界フレームワークに根ざした量子計算をもって、量子力学における解釈的課題に取り組むこと。
• 量子情報処理の文脈における多くの世界視点に対する反論を解決すること。

提案手法

• 多くの世界解釈（エヴェレット量子力学）を適用し、量子計算を分岐過程としてモデル化する。
• デコherenceおよび一貫した歴史の形式的枠組みを用いて、計算中に分岐がどのように生じるかを記述する。
• 量子アルゴリズムを、ユニタリな進化として、相互作用のない複数の世界波動関数の分岐に沿って分析する。
• 測定結果が波動関数の収束を必要とせず、独立したデコherenceを経た分岐に対応することを示す。
• ズレックの環境誘発的選別（einselection）の知見を統合し、測定結果が古典的であるように見える理由を説明する。
• 量子計算のプロセスを、多世界の分岐世界を横断する決定論的でユニタリな進化として再構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、多くの世界解釈の枠組み内で量子計算を物理的プロセスとして理解できるか？
• RQ2 デコherenceは、量子計算における古典的結果の出現にどのような役割を果たすか？
• RQ3 分岐する世界は、量子測定結果の確率的性質をどのように説明できるか？
• RQ4 多くの世界フレームワークによる量子計算の解釈に対する反論は何か。それらはどのように解決できるか？
• RQ5 波動関数の収束を仮定せず、一貫した客観的な量子アルゴリズムの記述を可能にするか？

主な発見

• 量子計算は、波動関数の収束を必要とせず、自然に分岐する多宇宙におけるユニタリな進化として記述できる。
• デコherenceにより、計算分岐が動的に独立し、実質的に古典的になる。
• 測定結果は、別々で通信不能な分岐に対応しており、ボーン則が予測する確率を保持する。
• 多くの世界フレームワークは、解釈的パラドックスを解消する一貫した客観的記述を提供する。
• 確率論的問題および優先基底に関する反論は、環境誘発的選別（einselection）の役割によって解決される。
• このフレームワークは、すべての計算分岐の物理的現実性を支持しており、量子計算の実在的解釈を提供する。