Quantum 2.0에 대해 이야기해 봅시다: 언어를 날카롭게 해야 하는 이유

양자 세계의 중첩, 얽힘 및 기타 당황스러운 측면은 이제 다양한 획기적인 기술의 원동력입니다. "양자 1.0"이 슈뢰딩거의 파동 방정식의 미스터리를 조사하고 이론의 허점을 막기 위한 영리한 실험을 설정하는 것이 전부인 반면, "양자 2.0" 일상적인 작업에 양자 물리학의 가장 기괴한 측면을 적용하고 있습니다. 장거리 통신을 위해 얽힘에 의존하는 암호화 장치뿐만 아니라 중첩 기반 양자 컴퓨터는 이제 모두 기술적으로 실행 가능해짐.

그러나 그럼에도 불구하고 양자 기술의 급성장, 변하지 않은 한 가지는 우리가 양자에 관한 모든 것에 대해 이야기할 때 사용하는 번거롭고 반직관적인 언어입니다. 얽힘과 중첩의 현실은 의심의 여지가 없지만, 그것들을 말로 묘사하는 것은 그 어느 때보다도 미친 짓입니다. 양자 현상 are 이상하지만 그것이 우리가 그것들을 묘사하는 이상한 언어로 만족해야 한다는 것을 의미하지는 않습니다.

양자역학 초기부터 알베르트 아인슈타인은 닐스 보어, Werner Heisenberg 및 다른 사람들은 양자 1.0의 새로운 비 고전 물리학을 이해하기 위해 노력했습니다. 그들의 투쟁은 우리가 현상에 대해 이야기하는 방식과 실험실에서 현상을 마주하는 방식 사이의 간극에 관한 것이었습니다. 그 간극은 여전히 ​​비고전적 현상을 특징 짓는 데 주로 사용되는 불완전한 은유적 언어에 의해 만들어졌습니다.

얽힘과 중첩의 현실은 모든 합리적인 의심을 넘어선 반면, 그것을 단어로 설명하는 것은 그 어느 때보 다 미친 짓입니다.

"얽힘"의 개념은 두 개(또는 그 이상)의 개별적인 것이 함께 짜여져 있지만 얽힌 실타래처럼 어떻게든 분리되어 있음을 불러일으킬 수밖에 없습니다. "중첩"은 어떤 외부 원인이 하나의 상태를 선택하고 나머지는 사라지기 직전에 다른 상태의 구름 이미지를 연상시킵니다. 또는 "필드", "경로", "자기 간섭", "파동 함수의 붕괴" 또는 "시간을 거슬러 올라가는 광자 선택"과 같은 용어 및 구문을 생각해 보십시오. 묘사되는 것과 그들이 이름을 붙인 현상 사이에는 큰 간극이 있습니다.

언어 수

물리학자들은 일반적으로 자신의 기술에 몰두할 때 발생하는 일에 대해 충분히 확고하고 직관적인 이해를 가지고 있어 때때로 여전히 미스터리인 경우에도 일반적으로 이러한 용어에 그다지 신경쓰지 않습니다. 그러나 퀀텀 2.0에서는 곧 보편화될 장치와 미래의 애플리케이션으로 인해 퀀텀 1.0에서 물려받은 언어를 사용하는 방법에 주의해야 합니다. 두 가지 이유가 있습니다.

첫 번째는 명확성입니다. 과학자들이 이러한 장치와 응용 프로그램의 작동 방식을 직접적으로 설명할 수 없다면 장치가 신비하고 다른 세상처럼 보입니다. 으스스하고 반직관적인 언어는 또한 과학자를 성직자, 저 너머와 연결되는 기름부음받은 개인처럼 보이게 만듭니다. 물리학자들이 다른 사람들이 이해할 수 있는 언어로 물건을 넣을 수 없다면, 어떤 언어도 이치에 맞지 않거나, 물리학자들이 알아들을 수 있는 언어를 찾을 수 없거나, 그들이 꾸며내고 있다는 뜻입니다. 이것은 궁극적으로 과학적 문맹을 수용할 뿐만 아니라 회의론과 과학 부정을 조장합니다.

두 번째 이유는 실용적입니다. 양자 효과에 대한 올바른 언어를 찾는 것은 양자 2.0 기술 개발에서 혼란을 피하는 데 도움이 될 수 있습니다. 잘못된 은유는 특정 종류의 장치(양자 전화, 인간 순간이동 장치)를 실제보다 물리적으로 더 그럴듯하게 보이게 할 수 있습니다. 반면에 은유를 너무 문자 그대로 받아들이는 것, 즉 은유가 불러일으키는 그림에 너무 가까이 다가가는 것은 디자이너의 생각을 잘못된 방향으로 기울일 수 있습니다. 실제에 대한 더 나은 사진은 그것을 연구하기 위한 더 나은 실험을 계획하는 데 도움이 될 것입니다.

물리학자와 철학자가 고귀한 진리를 공유한다는 사실을 깨달을 때

단어 "녹채", 예를 들어 입자의 측면에서 동작을 캐스팅할 수 있는 특정 영역에서 양자 물리학에 대해 이야기하는 좋은 방법입니다. 그러나 우리는 필드의 불연속 에너지 상태를 문자 그대로 입자와 같은 것으로 생각할 수 없습니다. 즉, 서로 독립적입니다. 그렇게 하려면 의존성을 위한 메커니즘이 필요합니다. 그것은 차례로 파동 함수가 자신의 상태를 "선택"할 수 있는 것과 같은 다른 은유를 필요로 하며, 이는 비국소적 효과 또는 초광속 통신을 요구합니다.

"중첩"은 가능성이 동시에 존재하는 것처럼 보이는 특정 상황에서 작동하는 은유이기도 합니다. 그러나 이것은 양자 규모에서만 나타나는 전위 우물의 전자와 같은 일종의 "가능성의 용기"가 있음을 시사합니다. 이것은 다시 양자와 고전 현상이 정도의 차이가 아니라 뚜렷한 경계에 의해 분리된다는 것을 의미합니다. 따라서 은유는 거대 분자, 양자 액체 또는 블랙홀의 사건 지평선 근처의 양자 요동에 적용하기 어렵습니다.

임계점

보어는 우리가 양자 현상에 대한 문자 그대로의 그림을 만들 수 없다고 주장한 것으로 유명하며, 이는 정확한 언어에 겉보기에 극복할 수 없는 장애물이 됩니다. 그러나 그는 우리가 마주치는 것을 정확하게 묘사하는 우리가 진정으로 이해하는 언어를 창조하려는 시도를 포기해야 한다는 뜻은 아닙니다. 보어는 실험 상황을 설명하는 데 사용되는 일반적인 언어와 양자 현상의 특수성을 조화시키는 언어를 만들기 위해 열심히 노력했습니다. 그래도 양자 현상을 성공적으로 기술하는 언어를 개발하는 것이 불가능하다고 생각할 이유는 없습니다.

양자 현상을 성공적으로 기술하는 언어를 개발하는 것이 불가능하다고 생각할 이유가 없습니다.

큐비즘 시도는 한 번이다. 큐비스트 언어 베이지안 확률과 양자 정보 이론의 자원을 결합하여 양자 시스템의 준비를 취급합니다. 파동이나 입자와 같은 것을 선택하는 것이 아니라 사용자를 위한 측정 결과의 확률적 평가를 작성합니다. 예를 들어 알 수 없는 편광을 가진 광자를 방해석 결정을 통해 촬영할 때 편광에 대한 "선택"으로 보는 대신 QBist 접근 방식은 결과를 "시스템에 대한 정보"의 "업데이트"로 취급합니다.

이 언어는 통합된 설명을 제공하지만 광자가 "입자와 같다" 또는 "파동과 같다"고 주장하지는 않습니다. 모든 물리학자가 큐비즘에 만족하는 것은 아니며 양자 현상을 특성화하는 유일한 접근법은 아닐 수도 있습니다. 그러나 큐비즘에 대한 대안은 우리가 퍼즐의 과거 특성화에 얽매이지 않고 양자 역학에 대해 정말로 수수께끼인 것을 볼 수 있도록 도와야 할 것입니다. 그러한 시도가 성공한다면 우리는 진정으로 양자 2.0의 문턱에 있는 것입니다.

로버트 P 크리즈 (전체 약력을 보려면 아래 링크를 클릭하십시오) 미국 Stony Brook University 철학과 학과장입니다. 제니퍼 카터 Stony Brook의 철학 강사입니다. 지노 엘리아 박사과정 학생입니다

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• 출처: https://physicsworld.com/a/lets-talk-about-quantum-2-0-why-we-need-to-sharpen-up-our-language/