arXivに掲載された最新の論文において、物理学者たちは量子力学における観測者の選択が「絶対的」であるという前提そのものに疑問を投げかけている。1人の観測者が系を測定し、もう1人がその観測者の状態を測定するという「ウィグナーの友人」のパラドックスに基づき、自由な選択は観測者の視点に依存し得るという結論が導き出された。
複数の欧州の研究グループからなるチームは、ウィグナーの友人が粒子のスピンを測定し、ウィグナー自身はその系全体を重ね合わせ状態として記述するというシナリオを分析した。2024年5月に公開されたプレプリントによると、両方の観測者が互いの量子状態を記述し合う場合、選択の絶対性は失われるという。これは単なる思考実験ではなく、「量子参照系」の定式化を用いた厳密な計算に基づくものである。
例えば、交差点でどちらに曲がるかを2人が同時に決める際、一方が他方の選択を「未確定の可能性」として捉えている場合にのみ、両者の決定が整合するという状況を想像してみてほしい。このモデルにおけるメカニズムも同様であり、コヒーレンスを破壊する相互作用が起こるまで、一方の観測者による測定結果は他方にとって不確定なままである。
この研究成果は、量子暗号プロトコルやベル不等式の検証における「自由な選択」の定義に再考を迫るものである。もし選択が絶対的なものではないとすれば、設定の独立性に依拠しているデバイスの安全性の保証に不備が生じる可能性がある。研究チームは、今回の結論は現時点では理論的なものであり、光子やイオンを用いた装置による実験的検証が必要であると指摘している。
本研究は、単一の量子系に含まれる複数の観測者を記述するために近年開発された手法に基づいている。著者らは、たとえ各観測者が量子論の規則に従って行動したとしても、特定の条件下では測定結果について互いに相容れない結論に達し得ることを示している。
したがって、観測者自身が量子的な記述の一部となる時、測定の独立性という極めて基本的な仮定でさえも、文脈依存的なものへと変化するのである。
