禁断の開かずの間を覗く「弱い測定」の功罪

アハラノフ・ボーム効果の予言者として知られるアハラノフは、弱い測定という概念を提案しました。
この弱い測定に関する記事がいくつかあります：
アハラノフ、”宇宙の未来が決める現在”、『実在とは何か？』、別冊日経サイエンスNo.86、pp.48-52(2012.8)

井元信之、横田一広、”量子の開かずの間をのぞき見る”、同上、pp.53-59
細谷暁夫、”「光子の裁判」再び”、日経サイエンス、pp.34-43(2014-01)

量子現象の測定の場合、測定器が基本粒子をランダムに攪乱します。
そのため、測定前の粒子の状態を知ることは不可能とされます。

これに対して、アハラノフは「弱い測定」の概念を提案しました：
粒子への測定器の作用を極力弱くした測定を多数回行います。
そして、同じ初期状態と最終状態の組み合わせの実験結果のデータを平均します。
その平均値を「弱い測定値」と呼びます。
この弱い値は、測定前の量子状態の重ね合わせの情報を与えるというのです。

量子力学は、測定前の量子状態に関しては何も言えないとしています。
弱測定理論による予測はすべて量子力学に基づいたものですが、実験結果に対する解釈を巡って様々な批判があります。

井元らは、絡み合う２光子実験から”確率マイナス１”の結果を得たと言います。
しかし、負の確率という概念は数学的にあり得ません。

アハラノフも「負の確率」という表現には反対しています。

細谷は、二重スリットの一方に僅か偏光するガラスを置いたときの弱い測定の思考実験を考えました。
これによれば検出した光子が偏光板付のスリットを通った確率が分かるそうです。
そのときの弱い測定値を量子力学で計算すると負になりました。
この値を負の確率と解釈している。

細谷は、負の数があるのだから負の確率があってもいいと言います。
何ともよく分からない論法です。

二重スリット実験で１個の光子が片方のスリットだけを通るという考えは量子力学で否定されていっます。

その場合には干渉縞は出来ないからです。

細谷による奇妙な干渉縞は、通常の干渉縞とはかなり違います。
しかし、その奇妙な干渉縞は１個の光子が偏光板付のスリットと通常のスリットを
「同時に通過する」ことで生じるものなのです。
負の確率という表現で関心を惹きたいのだろうが、読者に不信感を与えるだけです。

詳細は、パソコンサイト　情報とは何か　情報と物質の関係から見える世界像　を是非ご覧ください！