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양자 베이즈주의

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블로흐 구면의 각 점은 큐비트에 대한 가능한 양자 상태이다. 양자 베이즈주의에서 모든 양자 상태는 개인 확률의 표현이다.

물리학 및 물리학의 철학에서 양자 베이즈주의 는 양자 역학의 해석에 대한 관련 접근 방식의 모음이며, 그 중 가장 두드러진 것은 QBism ("큐비즘"으로 발음)이다. 에이전트의 행동과 경험을 이론의 중심 관심사로 삼는 해석이다. 파동함수 중첩, 양자 측정, 얽힘의 성질에 대한 양자 이론의 해석에 있어 일반적인 질문을 다룬다.[1][2] QBism에 따르면 양자 형식주의의 모든 측면은 아니지만 많은 측면이 본질적으로 주관적이다. 예를 들어, 이 해석에서 양자 상태는 현실의 요소가 아니라 측정의 가능한 결과에 대한 에이전트 의 믿음 정도를 나타낸다. 이러한 이유로, 어떤 과학철학자들은 QBism을 반실재론의 한 형태로 본다.[3][4]

이 해석은 좋은 의사 결정에 대한 규범적 추가로서 양자 역학적인 Born 규칙을 이해하기 위한 확률에 대한 주관적인 베이지안 설명을 사용한다는 점에서 구별된다. 2000년대 초 Carlton Caves, Christopher Fuchs 및 Rüdiger Schack의 이전 작업에 뿌리를 둔 QBism 자체는 주로 Fuchs 및 Schack과 연관되어 있으며 최근에는 David Mermin 이 채택했다.[5] 큐비즘은 양자 정보 와 베이지안 확률 분야에서 출발하여 양자 이론을 둘러싼 해석상의 수수께끼를 제거하는 것을 목표로 한다. QBist 해석은 역사적으로 ""코펜하겐 해석[6]으로 종종 함께 그룹화되는 다양한 물리학자들의 견해에서 파생된 것이지만 그 자체는 그들과 구별된다.[6][7] 데오도어 헨슈는 QBism을 이러한 오래된 관점을 날카롭게 만들고 보다 일관성 있게 만드는 것으로 특징지었다.[8]


역사와 발전

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통계 물리학에서 베이지안 확률 사용의 옹호자인 ET Jaynes는 양자 이론이 "부분적으로는 자연의 현실을, 부분적으로는 자연에 대한 불완전한 인간 정보를 기술하는 독특한 혼합물 - 이 모든 것이 하이젠베르크와 보어에 의해 뒤섞여 만들어진 것"이라고 제안했다. 아무도 스크램블을 푸는 방법을 본 적이 없는 오믈렛이다."[9] QBism은 양자 정보 이론 과 개인주의 베이지안 확률 이론의 도구를 사용하여 이러한 부분을 분리하려는 노력에서 발전했다.

확률 이론에 대한 많은 해석이 있다. 대체로 이러한 해석은 세 가지 범주 중 하나로 분류된다. 확률이 실재의 객관적 속성이라고 주장하는 해석, 확률이 측정 과정의 객관적 속성이라고 주장하는 해석(빈도주의자), 확률은 명제에 대한 무지 또는 믿음의 정도를 정량화하는 데 사용할 수 있는 인지 구성이라고 해석(베이지안)이 있다. 큐비즘은 모든 확률, 심지어 양자 이론에 나타나는 확률도 후자 범주로 가장 적절하게 간주된다고 주장하는 것으로 시작한다. 특히 큐비즘은 이탈리아 수학자 브루노 드 피네티(Bruno de Finetti)[10]와 영국 철학자 프랭크 램지(Frank Ramsey)의 노선을 따라 베이지안 해석을 채택했다.[11]

큐비즘(QBism)에 따르면, 양자 이론은 에이전트가 자신의 기대치를 관리하는 데 사용할 수 있는 도구이며, 기존의 물리 이론보다 확률 이론에 가깝다. QBism은 양자 이론이 근본적으로 물리적 현실의 일부 측면에 의해 형성된 의사 결정을 위한 지침이라고 주장한다. 큐비즘의 주요 신조는 다음과 같다.[12]

  1. 0 또는 1과 같은 확률을 포함한 모든 확률은 결과에 대한 자신의 믿음 정도에 귀속시키는 평가이다. 확률을 정의하고 업데이트할 때 양자 상태(밀도 연산자), 채널(완전히 양의 추적 보존 맵) 및 측정값(양의 연산자 값 측정) 도 개인적인 판단이다.
  2. 보른 규칙은 규범적이다. 자신의 확률 및 양자 상태 할당을 준수하기 위해 노력해야 하는 관계이다.
  3. 양자 측정 결과는 개인적인 경험이다. 측정 결과에 대해 협의하고 동의할 수 있지만 결과는 각자가 개별적으로 경험한 것이다.
  4. 측정 장치는 감각 기관이나 의수와 유사한 것으로 간주되어야 하며, 동시에 도구이자 개인의 일부이다.

반응 및 비판

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QBist 해석에 대한 반응은 다양하여 열광적에서 매우 부정적인 것도 있다.[13] 큐비즘을 비판하는 일부 사람들은 큐비즘이 양자이론의 역설 해결이라는 목표를 달성하지 못한다고 주장한다. Bacciagaluppi는 QBism의 측정 결과 처리가 궁극적으로 비국소성 문제를 해결하지 못한다고 주장하고[14] Jaeger는 QBism의 가정에서 확률 해석이 부자연스럽고 설득력이 없는 해결의 핵심이라고 본다.[15] Norsen[16] 은 QBism을 유아론이라고 비난했으며 Wallace 는 QBism을 도구주의의 한 사례로 확인했다. 양자베이즈주의자들은 이러한 특성화는 오해이며 큐비즘은 유아론자도 도구주의자도 아니라고 강력하게 주장해 왔다.[17] American Journal of Physics 의[13]의 비판적인 글은 Fuchs, Mermin 및 Schack의 답변을 촉발했다.[18] 일부는 불일치가 있을 수 있다고 주장한다. 예를 들어 Stairs는 확률 할당이 1일 때 QBists가 말하는 것처럼 믿음의 정도가 될 수 없다고 주장한다.[19] 또한, Timpson은 확률 1 할당 처리에 대한 우려를 제기하면서 QBism이 다른 해석에 비해 설명력을 감소시킬 수 있다고 제안한다.[1] Fuchs와 Schack은 이후 기사에서 이러한 우려에 대해 답변했다.[20] Mermin은 2012년 Physics Today 기사[2]에서 QBism을 옹호했으며, 이는 상당한 토론을 촉발했다. Mermin의 기사에 대한 응답으로 발생한 QBism에 대한 몇 가지 추가 비판과 이러한 의견에 대한 Mermin의 답변은 Physics Today 독자 포럼에서 찾을 수 있다.[21][22] QBism에 대한 Stanford Encyclopedia of Philosophy 항목의 섹션 2에는 해석에 대한 반대 요약과 일부 답변도 포함되어 있다.[23] 다른 사람들은 보다 일반적인 철학적 근거에서 큐비즘에 반대한다. 예를 들어, Mohrhoff는 칸트 철학의 관점에서 큐비즘을 비판한다.

특정 저자는 큐비즘이 내부적으로 일관성이 있다고 생각하지만 해석에 동의하지 않다.[24] 예를 들어, Marchildon은 QBism이 그에게 많은 세계 해석이 아닌 방식으로 잘 정의되어 있음을 발견했지만 궁극적으로 그는 봄 해석을 선호한다.[25] 유사하게, Schlosshauser와 Claringbold는 QBism이 양자 역학에 대한 일관된 해석이라고 말하지만 그것이 선호되어야 하는지 여부에 대한 평은 제공하지 않다.[26] 또한 일부는 QBism의 핵심 교리의 전부는 아니지만 대부분에 동의한다. Barnum의 입장 과 Appleby[27]가 그 예이다.

같이 보기

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각주

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  1. ↑ 가 나 Timpson, Christopher Gordon (2008). “Quantum Bayesianism: A study” (postscript). 《Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics》 39 (3): 579–609. arXiv:0804.2047. Bibcode:2008SHPMP..39..579T. doi:10.1016/j.shpsb.2008.03.006. 
  2. ↑ 가 나 Mermin, N. David (2012년 7월 1일). “Commentary: Quantum mechanics: Fixing the shifty split”. 《Physics Today》 65 (7): 8–10. Bibcode:2012PhT....65g...8M. doi:10.1063/PT.3.1618. ISSN 0031-9228. 
  3. ↑ Bub, Jeffrey (2016). 《Bananaworld: Quantum Mechanics for Primates》. Oxford: Oxford University Press. 232쪽. ISBN 978-0198718536. 
  4. ↑ Ladyman, James; Ross, Don; Spurrett, David; Collier, John (2007). 《Every Thing Must Go: Metaphysics Naturalized》. Oxford: Oxford University Press. 184쪽. ISBN 9780199573097. 
  5. ↑ Mermin, N. David (2014년 3월 27일). “Physics: QBism puts the scientist back into science”. 《Nature》 (영어) 507 (7493): 421–423. doi:10.1038/507421a. PMID 24678539. 
  6. ↑ 가 나 Schlosshauer, Maximilian; Kofler, Johannes; Zeilinger, Anton (2013년 8월 1일). “A snapshot of foundational attitudes toward quantum mechanics”. 《Studies in History and Philosophy of Science Part B》 44 (3): 222–230. arXiv:1301.1069. Bibcode:2013SHPMP..44..222S. doi:10.1016/j.shpsb.2013.04.004. 
  7. ↑ Mermin, N. David (2017년 1월 1일). 〈Why QBism Is Not the Copenhagen Interpretation and What John Bell Might Have Thought of It〉. Bertlmann, Reinhold; Zeilinger, Anton. 《Quantum [Un]Speakables II》. The Frontiers Collection (영어). Springer International Publishing. 83–93쪽. arXiv:1409.2454. doi:10.1007/978-3-319-38987-5_4. ISBN 9783319389851. 
  8. ↑ Hänsch, Theodor. “Changing Concepts of Light and Matter”. 《The Pontifical Academy of Sciences》. 2018년 11월 11일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2017년 4월 18일에 확인함. 
  9. ↑ Jaynes, E. T. (1990). 〈Probability in Quantum Theory〉. Zurek, W. H. 《Complexity, Entropy, and the Physics of Information》. Redwood City, CA: Addison-Wesley. 381쪽. 
  10. ↑ Gefter, Amanda. “A Private View of Quantum Reality”. 《Quanta》 (미국 영어). 2017년 4월 24일에 확인함. 
  11. ↑ Keynes, John Maynard (2012년 1월 1일). 〈F. P. Ramsey〉. 《Essays in biography》. Martino Fine Books. ISBN 978-1614273264. OCLC 922625832. 
  12. ↑ Fuchs, Christopher A. (2017). “Notwithstanding Bohr, the Reasons for QBism”. 《Mind and Matter》 15: 245–300. arXiv:1705.03483. Bibcode:2017arXiv170503483F. 
  13. ↑ 가 나 Nauenberg, Michael (2015년 3월 1일). “Comment on QBism and locality in quantum mechanics”. 《American Journal of Physics》 83 (3): 197–198. arXiv:1502.00123. Bibcode:2015AmJPh..83..197N. doi:10.1119/1.4907264. ISSN 0002-9505. 
  14. ↑ Bacciagaluppi, Guido (2014년 1월 1일). 〈A Critic Looks at QBism〉. Galavotti, Maria Carla; Dieks, Dennis; Gonzalez, Wenceslao J.; Hartmann, Stephan; Uebel, Thomas; Weber, Marcel. 《New Directions in the Philosophy of Science》. The Philosophy of Science in a European Perspective (영어). Springer International Publishing. 403–416쪽. doi:10.1007/978-3-319-04382-1_27. ISBN 9783319043814. 
  15. ↑ Jaeger, Gregg (2009). 〈3.7. The radical Bayesian interpretation〉. 《Entanglement, information, and the interpretation of quantum mechanics》 Online-Ausg.판. Berlin: Springer. 170–179쪽. ISBN 978-3-540-92127-1. 
  16. ↑ Norsen, Travis (2014). “Quantum Solipsism and Non-Locality” (PDF). 《Int. J. Quant. Found.》. John Bell Workshop. 
  17. ↑ DeBrota, John B.; Fuchs, Christopher A. (2017년 5월 17일). “Negativity Bounds for Weyl-Heisenberg Quasiprobability Representations”. 《Foundations of Physics》 47 (8): 1009–1030. arXiv:1703.08272. Bibcode:2017FoPh...47.1009D. doi:10.1007/s10701-017-0098-z. 
  18. ↑ Fuchs, Christopher A.; Mermin, N. David; Schack, Ruediger (2015년 2월 10일). “Reading QBism: A Reply to Nauenberg”. 《American Journal of Physics》 83 (3): 198. arXiv:1502.02841. Bibcode:2015AmJPh..83..198F. doi:10.1119/1.4907361. 
  19. ↑ Stairs, Allen (2011). “A loose and separate certainty: Caves, Fuchs and Schack on quantum probability one” (PDF). 《Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics》 42 (3): 158–166. Bibcode:2011SHPMP..42..158S. doi:10.1016/j.shpsb.2011.02.001. 
  20. ↑ Fuchs, Christopher A.; Schack, Rüdiger (2015년 1월 1일). “QBism and the Greeks: why a quantum state does not represent an element of physical reality”. 《Physica Scripta》 (영어) 90 (1): 015104. arXiv:1412.4211. Bibcode:2015PhyS...90a5104F. doi:10.1088/0031-8949/90/1/015104. ISSN 1402-4896. 
  21. ↑ Mermin, N. David (2012년 11월 30일). “Measured responses to quantum Bayesianism”. 《Physics Today》 65 (12): 12–15. Bibcode:2012PhT....65l..12M. doi:10.1063/PT.3.1803. ISSN 0031-9228. 
  22. ↑ Mermin, N. David (2013년 6월 28일). “Impressionism, Realism, and the aging of Ashcroft and Mermin”. 《Physics Today》 66 (7): 8. Bibcode:2013PhT....66R...8M. doi:10.1063/PT.3.2024. ISSN 0031-9228. 
  23. ↑ Healey, Richard (2016). 〈Quantum-Bayesian and Pragmatist Views of Quantum Theory〉. Zalta, Edward N. 《Stanford Encyclopedia of Philosophy》. Metaphysics Research Lab, Stanford University. 
  24. ↑ Marchildon, Louis (2015년 7월 1일). “Why I am not a QBist”. 《Foundations of Physics》 (영어) 45 (7): 754–761. arXiv:1403.1146. Bibcode:2015FoPh...45..754M. doi:10.1007/s10701-015-9875-8. ISSN 0015-9018. 

    Leifer, Matthew. “Interview with an anti-Quantum zealot”. 《Elliptic Composability》. 2017년 3월 10일에 확인함. 
  25. ↑ Marchildon, Louis (2015). “Multiplicity in Everett's interpretation of quantum mechanics”. 《Studies in History and Philosophy of Modern Physics》 (영어) 52 (B): 274–284. arXiv:1504.04835. Bibcode:2015SHPMP..52..274M. doi:10.1016/j.shpsb.2015.08.010. 
  26. ↑ Schlosshauer, Maximilian; Claringbold, Tangereen V. B. (2015). 〈Entanglement, scaling, and the meaning of the wave function in protective measurement〉. 《Protective Measurement and Quantum Reality: Towards a New Understanding of Quantum Mechanics》 (영어). Cambridge University Press. 180–194쪽. arXiv:1402.1217. doi:10.1017/cbo9781107706927.014. ISBN 9781107706927. 
  27. ↑ Appleby, D. M. (2007년 1월 1일). “Concerning Dice and Divinity”. 《AIP Conference Proceedings》 889: 30–39. arXiv:quant-ph/0611261. Bibcode:2007AIPC..889...30A. doi:10.1063/1.2713444. 
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