量子ゼノ効果 粒子を観測すると、観測がない場合のように粒子が崩壊するのを防ぐ量子物理学の現象です。
古典的なゼノのパラドックス
この名前は、古代の哲学者エレアのゼノによって提示された古典的な論理的 (および科学的) パラドックスに由来します。このパラドックスのより単純な定式化の 1 つでは、遠い地点に到達するには、その地点までの距離の半分を横切らなければなりません。しかし、そこにたどり着くには、その距離の半分を越えなければなりません。でもまずはその距離の半分。などなど…つまり、実際には越えなければならない半距離が無数にあることが判明し、したがって、実際にはそれを達成することはできません!
量子ゼノ効果の起源
量子ゼノ効果は、1977 年の論文「量子理論におけるゼノのパラドックス」(Journal of Mathematical Physics、PDF) で最初に提示されました。
この記事で説明されている状況は、放射性粒子 (または、元の記事で説明されているように、「不安定な量子システム」) です。量子論によれば、この粒子 (または「システム」) が一定期間内に崩壊して、最初の状態とは異なる状態になる可能性があります。
しかし、Misra と Sudarshan は、粒子の繰り返し観測が実際に崩壊状態への遷移を防ぐというシナリオを提案しました。これは確かに「監視された鍋は決して沸騰しない」という一般的なイディオムを連想させるかもしれませんが、これは忍耐の難しさについての単なる観察ではなく、実験的に確認できる (そして確認されている) 実際の物理的な結果です。
量子ゼノ効果の仕組み
量子物理学における物理的な説明は複雑ですが、かなりよく理解されています。量子ゼノ効果が働いていない状態で、通常どおりに発生する状況を考えることから始めましょう。説明されている「不安定な量子システム」には 2 つの状態があり、状態 A (崩壊していない状態) と状態 B (崩壊した状態) と呼びましょう。
システムが観察されていない場合、時間の経過とともに、崩壊していない状態から状態 A と状態 B の重ね合わせに進化し、いずれかの状態になる確率は時間に基づきます。新しい観測が行われると、この状態の重ね合わせを表す波動関数は、状態 A または B のいずれかに崩壊します。どの状態に崩壊するかの確率は、経過した時間に基づきます。
量子ゼノ効果の鍵となる最後の部分です。短時間の後に一連の観測を行う場合、各測定中にシステムが状態 A になる確率は、システムが状態 B になる確率よりも劇的に高くなります。つまり、システムは崩壊し続けます。腐敗していない状態になり、腐敗した状態に進化する時間がありません.
これは直感に反するように聞こえますが、これは実験的に確認されています (以下の効果も同様です)。
抗ゼノ効果
Jim Al-Khalili の Paradox で説明されている反対の効果の証拠があります。 「やかんをじっと見つめて、それをより速く沸騰させるのと同等の量です。まだいくらか推測的ではありますが、そのような研究は、21世紀の科学の最も深遠でおそらく重要な分野のいくつかの核心に行きます.いわゆる量子コンピューターの構築に向けた取り組みなどです。」この効果は実験的に確認されています。
