量子ゼノン効果
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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/07/19 07:37 UTC 版)
量子力学において、量子ゼノン効果（りょうしゼノンこうか、英: quantum Zeno effect）とは、短時間内での観測の繰り返しにより、時間発展による量子状態の他状態への遷移が抑制される現象[1][2]。観測の頻度を高めていくと、究極的には時間発展が停まり、初期状態に留まり続けることを示唆するため、量子ゼノンパラドックスとも呼ばれる。量子ゼノンという名は「飛んでいる矢は観測している各瞬間で止まっている 」というゼノンのパラドックスに因む[1][2]。また、ときに英語の諺「見つめる鍋は煮え立たない」(a watched kettle never boils) の量子力学版に例えられる[3]。量子ゼノン効果は1977年にテキサス大学オースティン校の物理学者B. ミスラとE. C. G. スダルシャンによって、提起された[4]。ミスラとスダルシャンは粒子が崩壊する不安定量子系で議論を行い、観測の繰り返しの極限では粒子が崩壊しないパラドックスが生じることを指摘した。1990年にアメリカ国立標準技術研究所のW. M. イターノらの研究グループはベリリウムイオンによる3準位系を用いた実験で量子ゼノン効果を初めて実証した[5]。近年、量子情報理論では、量子ゼノン効果による量子状態の制御により、量子計算の妨げとなるデコヒーレンスを抑制する試みが提案されている。
概要
量子ゼノン効果は量子系の時間発展の短時間領域での振る舞いと観測による初期状態への射影により、普遍的に起こる[1][2][3]。量子系のハミルトニアンを H とし、初期状態を |ψ0⟩ とする。また、簡略化のために換算プランク定数を ħ = 1 とする単位系をとる。このとき、シュレディンガー方程式に従う状態の時間発展は
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