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양자 베이즈주의

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목차

1. 개요

양자 베이즈주의(QBism)는 양자 이론을 물리적 현실을 설명하는 객관적인 법칙이 아닌, 에이전트가 자신의 기대를 관리하기 위한 도구로 보는 양자역학 해석이다. QBism은 개인적 베이즈주의적 확률론을 기반으로 하며, 양자 상태를 에이전트의 믿음의 정도로, 양자 측정을 에이전트의 경험으로 간주한다. 2010년 크리스토퍼 푹스에 의해 "QBism"이라는 용어가 도입되었으며, 양자 이론의 재구성을 위한 연구와 SIC-POVM, Urgleichung과 같은 수학적 구조를 활용한다. QBism은 옹호와 비판을 모두 받고 있으며, 다른 양자역학 해석과의 관계, 특히 코펜하겐 해석, 관계 양자역학, 그리고 다른 인식론적 해석과의 차이점을 보인다.

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양자 베이즈주의
기본 정보
이름양자 베이즈주의
다른 이름QBism
큐비즘
분야양자역학의 해석
핵심 내용
핵심 주장양자역학은 현실에 대한 객관적인 설명을 제공하는 것이 아니라, 에이전트의 경험을 조직화하고 합리적인 결정을 내리는 데 도움이 되는 도구임
확률확률은 객관적인 속성이 아니라, 에이전트의 믿음을 나타냄
파동 함수파동 함수는 현실의 물리적 상태에 대한 설명이 아니라, 에이전트가 가질 수 있는 믿음을 나타냄
측정측정은 현실을 드러내는 과정이 아니라, 에이전트의 믿음을 업데이트하는 과정임
주요 인물
주창자칼턴 케이브스
크리스토퍼 푹스
루디거 샤크
관련 인물존 아치볼드 휠러
에드윈 톰슨 제인스
노버트 메르민
비판 및 논쟁
주요 비판주관주의적 해석이라는 비판
양자역학의 예측력을 설명하는 데 어려움이 있다는 비판
실재론과의 양립 가능성에 대한 논쟁
옹호론양자역학의 문제점을 해결할 수 있는 잠재력이 있다는 주장
인식론적 중요성에 대한 강조
관련 개념
관련 개념양자 정보 이론
베이즈 확률
주관 확률
관측자 효과
참고 문헌
주요 논문Timpson, Christopher Gordon (2008). "Quantum Bayesianism: A study". Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics. 39 (3): 579–609.
Mermin, N. David (2012-07-01). "Commentary: Quantum mechanics: Fixing the shifty split". Physics Today. 65 (7): 8–10.
Mermin, N. David (2014-03-27). "Physics: QBism puts the scientist back into science". Nature. 507 (7493): 421–423.
주요 서적Bub, Jeffrey (2016). Bananaworld: Quantum Mechanics for Primates. Oxford University Press.
Ladyman, James; Ross, Don; Spurrett, David; Collier, John (2007). Every Thing Must Go: Metaphysics Naturalized. Oxford University Press.
Fuchs, Christopher A. (2017). "On Participatory Realism". Information and Interaction: Eddington, Wheeler, and the Limits of Knowledge. Springer.
von Baeyer, Hans Christian (2016). QBism: The Future of Quantum Physics. Harvard University Press.

2. 역사와 발전

큐비즘은 양자 이론을 에이전트가 자신의 기대치를 관리하는 데 사용하는 도구로 보며, 기존의 물리 이론보다는 확률 이론에 더 가깝다고 본다. 큐비즘은 양자 이론이 근본적으로 물리적 현실의 일부 측면에 의해 형성된 의사 결정을 위한 지침이라고 주장한다. 큐비즘의 주요 신조는 다음과 같다.[112]

# 0 또는 1과 같은 확률을 포함한 모든 확률은 결과에 대한 자신의 믿음 정도에 귀속시키는 평가이다. 확률을 정의하고 업데이트할 때 양자 상태(밀도 연산자), 채널(완전히 양의 추적 보존 맵) 및 측정값(양의 연산자 값 측정)도 개인적인 판단이다.

# 보른 규칙은 규범적이다. 자신의 확률 및 양자 상태 할당을 준수하기 위해 노력해야 하는 관계이다.

# 양자 측정 결과는 개인적인 경험이다. 측정 결과에 대해 협의하고 동의할 수 있지만 결과는 각자가 개별적으로 경험한 것이다.

# 측정 장치는 감각 기관이나 의수와 유사한 것으로 간주되어야 하며, 동시에 도구이자 개인의 일부이다.

크리스토퍼 푹스는 2010년에 "QBism"이라는 용어를 도입하고 현재 형태와 거의 같은 해석을 제시했으며,[18] 2002년부터의 출판물에서 제기된 아이디어의 일관성을 요구하며 더욱 발전시켰다.[19][20]

2. 1. 초기 발전

E. T. 제인스는 통계 물리학에서 베이즈 확률 사용을 옹호하면서, 양자론을 "하이젠베르크와 보어가 아무도 풀 방법을 알지 못하는 오믈렛으로 섞어 놓은, 본질적으로 자연의 현실과 자연에 대한 불완전한 인간의 정보를 혼합한 기묘한 혼합물"이라고 제안했다.[12] QBism은 이러한 부분들을 양자 정보 이론과 개인주의적 베이즈 확률 이론의 도구를 사용하여 분리하려는 노력에서 발전했다.

확률 이론 해석에는 여러 종류가 있는데, 크게 세 가지 범주로 나눌 수 있다. 확률이 현실의 객관적인 속성이라고 주장하는 경우(성향 학파), 확률이 측정 과정의 객관적인 속성이라고 주장하는 경우(빈도주의자), 그리고 확률이 에이전트가 무지함이나 명제에 대한 믿음의 정도를 정량화하는 데 사용할 수 있는 인지적 구성물이라고 주장하는 경우(베이즈주의자)가 있다. QBism은 양자론에서 나타나는 확률조차도 후자의 범주에 속하는 것으로 간주한다. 구체적으로, QBism은 이탈리아 수학자 브루노 데 피네티[13]와 영국 철학자 프랭크 램지[14][15]의 노선을 따라 개인주의적 베이즈 해석을 채택한다.

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QBist에 따르면, 이러한 확률 관점을 채택함으로써 얻는 이점은 두 가지이다. 첫째, QBist에게 양자 상태(예: 입자의 파동 함수)는 확률을 효율적으로 인코딩하는 역할을 하며, 따라서 양자 상태는 궁극적으로 믿음의 정도 그 자체이다. (어떤 단일 측정, 즉 정보적으로 완전한 양의 연산자 값 측정 (POVM)을 고려하면, 이것이 특히 명확하다. 양자 상태는 단일 확률 분포, 즉 해당 측정의 가능한 결과에 대한 분포와 수학적으로 동일하다.[21]) 양자 상태를 믿음의 정도로 간주하는 것은 측정이 발생할 때 양자 상태가 변화하는 사건—"파동 함수 붕괴"—이 단순히 에이전트가 새로운 경험에 대한 반응으로 자신의 믿음을 갱신하는 것임을 의미한다.[11] 둘째, 이는 양자 역학이 아인슈타인-포돌스키-로젠 (EPR)의 현실 기준을 거부할 수 있기 때문에 국소적인 이론으로 생각할 수 있음을 시사한다. EPR 기준은 다음과 같이 명시한다. "어떤 방식으로든 시스템을 방해하지 않고, 물리량의 값을 확실하게(즉, 단위와 같은 확률로) 예측할 수 있다면, 해당 양에 해당하는 현실의 요소가 존재한다."[16] 양자 역학이 비국소적 이론으로 간주되어야 한다는 주장은 이 원리에 의존하지만, QBist에게는 개인주의적 베이즈주의자가 단위와 같은 모든 확률조차도 믿음의 정도로 간주하기 때문에 이는 유효하지 않다.[24] 따라서 많은 양자론 해석이 양자 역학이 비국소적 이론이라고 결론을 내리는 반면, QBist는 그렇지 않다.[22]

크리스토퍼 푹스는 2010년에 "QBism"이라는 용어를 도입하고 현재 형태와 거의 같은 해석을 제시했으며,[18] 2002년부터의 출판물에서 제기된 아이디어의 일관성을 요구하며 더욱 발전시켰다.[19][20]

2. 2. 큐비즘의 등장

크리스토퍼 푹스는 2010년에 "QBism"이라는 용어를 도입하고 현재 형태와 거의 같은 해석을 제시했으며,[18] 2002년부터의 출판물에서 제기된 아이디어의 일관성을 요구하며 더욱 발전시켰다.[19][20] 여러 후속 연구에서 이러한 토대가 확장되고 자세히 설명되었다.[21][22][23][24]

2010년 논문 이전에는 "양자 베이즈주의"라는 용어가 현재의 QBism으로 이어진 개발을 설명하는 데 사용되었다. 그러나 QBism은 양자론에 베이즈 추론을 적용할 수 있는 모든 사람에게 적합하지 않은 특정 종류의 베이즈주의를 따르고 있다. 결과적으로 푹스는 베이즈주의에서 더 멀리 떨어져 있는 반면, 처음 두 글자에서 CamelCase를 통해 베이즈 정신을 보존하면서, 이 해석을 "QBism"이라고 부르기로 결정했다. 이 신조어가 입체파 미술 운동의 동음이의어이기 때문에, 두 운동 사이의 개념적인 비교를 유도했으며,[27] QBism에 대한 미디어 보도는 피카소[6]와 그리스[25]의 예술로 삽화되었다. 그러나 QBism 자체는 입체파의 영향을 받거나 동기를 부여받지 않았으며, 장 메챙제의 잠재적인 입체파 예술과 양자론에 대한 보어의 관점 사이의 연결과 관련이 없다.[26]

큐비즘은 양자 정보 이론 과 개인주의적 베이지안 확률 이론의 도구를 사용하여 E. T. 제인스가 제안한 양자론에 대한 비판, 즉 "본질적으로 자연의 현실과 자연에 대한 불완전한 인간의 정보를 혼합한 기묘한 혼합물로, 하이젠베르크와 보어가 아무도 풀 방법을 알지 못하는 오믈렛으로 섞어 놓았다"는 문제를 해결하려는 노력에서 발전했다.[12]

확률 이론 해석에는 여러 종류가 있는데, 크게 세 가지 범주로 나눌 수 있다. 확률이 현실의 객관적인 속성이라고 주장하는 경우(성향 학파), 확률이 측정 과정의 객관적인 속성이라고 주장하는 경우(빈도주의자), 그리고 확률이 에이전트가 무지함이나 명제에 대한 믿음의 정도를 정량화하는 데 사용할 수 있는 인지적 구성물이라고 주장하는 경우(베이즈주의자)가 있다. QBism은 양자론에서 나타나는 확률조차도 후자의 범주에 속하는 것으로 간주한다. 구체적으로, QBism은 이탈리아 수학자 브루노 데 피네티[13]와 영국 철학자 프랭크 램지[14][15]의 노선을 따라 개인주의적 베이즈 해석을 채택한다.

QBist에 따르면, 이러한 확률 관점을 채택함으로써 얻는 이점은 두 가지이다. 첫째, QBist에게 양자 상태(예: 입자의 파동 함수)는 확률을 효율적으로 인코딩하는 역할을 하며, 따라서 양자 상태는 궁극적으로 믿음의 정도 그 자체이다. 양자 상태를 믿음의 정도로 간주하는 것은 측정이 발생할 때 양자 상태가 변화하는 사건, 즉 "파동 함수 붕괴"가 단순히 에이전트가 새로운 경험에 대한 반응으로 자신의 믿음을 갱신하는 것임을 의미한다.[11] 둘째, 이는 양자 역학이 아인슈타인-포돌스키-로젠 (EPR)의 현실 기준을 거부할 수 있기 때문에 국소적인 이론으로 생각할 수 있음을 시사한다. EPR 기준은 "어떤 방식으로든 시스템을 방해하지 않고, 물리량의 값을 확실하게(즉, 단위와 같은 확률로) 예측할 수 있다면, 해당 양에 해당하는 현실의 요소가 존재한다"라고 명시한다.[16] 양자 역학이 비국소적 이론으로 간주되어야 한다는 주장은 이 원리에 의존하지만, QBist에게는 개인주의적 베이즈주의자가 단위와 같은 모든 확률조차도 믿음의 정도로 간주하기 때문에 이는 유효하지 않다.[24] 따라서 많은 양자론 해석이 양자 역학이 비국소적 이론이라고 결론을 내리는 반면, QBist는 그렇지 않다.[22]

3. 핵심 내용

큐비즘은 양자 이론을 에이전트가 자신의 기대치를 관리하는 데 사용하는 도구로 간주하며, 기존의 물리 이론보다는 확률 이론에 더 가깝다고 본다. 큐비즘은 양자 이론이 근본적으로 물리적 현실의 일부 측면에 의해 형성된 의사 결정을 위한 지침이라고 주장한다.[63]

큐비즘의 주요 핵심 내용은 다음과 같다.


  • 모든 확률(0 또는 1 포함)은 에이전트가 가능한 결과에 대한 자신의 믿음에 부여하는 가치 평가이다. 에이전트가 확률을 정의하고 업데이트함에 따라, 양자 상태(밀도 연산자), 채널(완전 양의 추적 보존 맵) 및 측정(양의 연산자 값 측정) 또한 에이전트의 개인적인 판단이다.
  • 보른 규칙은 규범적이며, 기술적이지 않다. 이는 에이전트가 자신의 확률 및 양자 상태 할당에 따라야 하는 관계이다.
  • 양자 측정 결과는 이에 대한 도박을 하는 에이전트의 개인적인 경험이다. 서로 다른 에이전트는 측정 결과에 대해 협의하고 동의할 수 있지만, 그 결과는 각자가 개별적으로 갖는 경험이다.
  • 측정 장치는 개념적으로 에이전트의 확장이다. 이는 감각 기관 또는 보철 사지와 유사하게 고려되어야 하며, 동시에 도구이자 개인의 일부이다.

3. 1. 기본 원리

ET 제인스는 양자 이론을 "자연의 현실과 자연에 대한 불완전한 인간 정보를 섞어 만든 오믈렛"으로 비유했는데, 하이젠베르크와 보어가 뒤섞었지만 아무도 풀지 못한 것이라고 했다.[109] 양자 베이즈주의(QBism)는 양자 정보 이론과 개인주의 베이지안 확률 이론을 통해 이들을 분리하려는 시도에서 발전했다.

확률 이론에는 여러 해석이 있는데, 크게 세 가지로 나뉜다. 첫째, 확률이 실재의 객관적 속성이라는 해석, 둘째, 확률이 측정 과정의 객관적 속성이라는 해석(빈도주의), 셋째, 확률은 명제에 대한 무지나 믿음의 정도를 나타내는 인지 구성이라는 해석(베이지안)이다. 큐비즘은 양자 이론에 나타나는 확률을 포함한 모든 확률이 베이지안 범주에 속한다고 본다. 특히, 이탈리아 수학자 브루노 드 피네티(Bruno de Finetti)[110]와 영국 철학자 프랭크 램지(Frank Ramsey)의 개인주의 베이지안 해석을 따른다.[111]

QBism에 따르면, 양자 이론은 에이전트가 자신의 기대치를 관리하는 도구이며, 기존 물리 이론보다는 확률 이론에 가깝다. 양자 이론은 물리적 현실에 의해 형성된 의사 결정을 위한 지침이다. QBism의 기본 원리는 다음과 같다.[112]

# 0 또는 1을 포함한 모든 확률은 결과에 대한 개인의 믿음 정도를 나타낸다. 양자 상태(밀도 연산자), 채널(완전히 양의 추적 보존 맵), 측정값(양의 연산자 값 측정)은 개인적인 판단에 따라 정의되고 업데이트된다.

# 보른 규칙은 규범적인 규칙이며, 에이전트가 자신의 확률 및 양자 상태 할당을 일관성 있게 유지하기 위해 따라야 하는 관계이다.

# 양자 측정 결과는 개인적인 경험이다. 측정 결과에 대해 협의하고 동의할 수 있지만, 결과는 각자가 개별적으로 경험한다.

# 측정 장치는 개인의 감각 기관이나 의수와 같이 개인의 확장으로 간주된다.

3. 2. 양자 상태와 측정

ET Jaynes는 양자 이론이 "부분적으로는 자연의 현실을, 부분적으로는 자연에 대한 불완전한 인간 정보를 기술하는 독특한 혼합물"이라고 제안했다.[109] 양자 베이즈주의(QBism)는 개인주의 베이지안 확률 이론과 양자 정보 이론의 도구를 사용하여 이러한 부분을 분리하려는 시도에서 발전했다.

큐비즘은 모든 확률(0 또는 1과 같은 확률 포함)이 결과에 대한 자신의 믿음 정도에 귀속시키는 평가라고 본다. 양자 상태(밀도 연산자), 채널(완전 양의 추적 보존 맵) 및 측정(양의 연산자 값 측정)도 확률을 정의하고 업데이트할 때 개인적인 판단이다. 큐비즘에서 본 규칙은 규범적이며, 에이전트가 자신의 확률 및 양자 상태 할당을 준수하기 위해 노력해야 하는 관계이다.

큐비즘에 따르면 양자 측정 결과는 개인적인 경험이다. 측정 결과에 대해 협의하고 동의할 수 있지만, 결과는 각자가 개별적으로 경험한 것이다. 측정 장치는 감각 기관이나 의수와 유사한 것으로 간주되어야 하며, 동시에 도구이자 개인의 일부이다.

4. 다른 해석과의 관계

큐비즘은 양자 상태를 정보, 지식, 믿음, 또는 기대의 표현으로 간주하는 인식론적 해석의 한 종류이다.[66] 확률 이론 해석 중에서도 베이즈주의적 관점을 취하며, 그 중에서도 이탈리아 수학자 브루노 데 피네티[13]와 영국 철학자 프랭크 램지[14][15]의 노선을 따르는 개인주의적 베이즈 해석을 채택한다.[111]

E. T. 제인스는 통계 물리학에서 베이즈 확률 사용을 옹호하면서, 양자론을 "[a] 본질적으로 자연의 현실과 자연에 대한 불완전한 인간의 정보를 혼합한 기묘한 혼합물로, 하이젠베르크와 보어가 아무도 풀 방법을 알지 못하는 오믈렛으로 섞어 놓았다"고 제안했다.[12] 큐비즘은 이러한 부분들을 양자 정보 이론과 개인주의적 베이즈 확률 이론의 도구를 사용하여 분리하려는 노력에서 발전했다.

큐비즘에 따르면, 양자 이론은 에이전트가 자신의 기대치를 관리하는 데 사용할 수 있는 도구이며, 기존의 물리 이론보다 확률 이론에 가깝다. 큐비즘은 양자 이론이 근본적으로 물리적 현실의 일부 측면에 의해 형성된 의사 결정을 위한 지침이라고 주장한다. 큐비즘의 주요 신조는 다음과 같다.[112]


  • 0 또는 1과 같은 확률을 포함한 모든 확률은 결과에 대한 자신의 믿음 정도에 귀속시키는 평가이다. 확률을 정의하고 업데이트할 때 양자 상태(밀도 연산자), 채널(완전히 양의 추적 보존 맵) 및 측정값(양의 연산자 값 측정)도 개인적인 판단이다.
  • 보른 규칙은 규범적이다. 자신의 확률 및 양자 상태 할당을 준수하기 위해 노력해야 하는 관계이다.
  • 양자 측정 결과는 개인적인 경험이다. 측정 결과에 대해 협의하고 동의할 수 있지만 결과는 각자가 개별적으로 경험한 것이다.
  • 측정 장치는 감각 기관이나 의수와 유사한 것으로 간주되어야 하며, 동시에 도구이자 개인의 일부이다.


QBist에 따르면, 확률에 대한 이러한 관점을 채택함으로써 얻는 이점은 두 가지이다. 첫째, QBist에게 양자 상태는 확률을 효율적으로 인코딩하는 역할을 하며, 따라서 양자 상태는 궁극적으로 믿음의 정도 그 자체이다. 둘째, 이는 양자 역학이 아인슈타인-포돌스키-로젠 (EPR)의 현실 기준을 거부할 수 있기 때문에 국소적인 이론으로 생각할 수 있음을 시사한다.[24]

4. 1. 코펜하겐 해석

보어, 하이젠베르크, 로젠펠트, 폰 바이츠제커, 페레스 등 많은 물리학자들의 견해는 종종 양자역학의 "코펜하겐 해석"으로 묶인다. 그러나 일부 저자들은 이 용어가 역사적으로 오해의 소지가 있으며, 유사성만큼이나 중요한 물리학자 간의 차이점을 모호하게 만든다고 비판한다.[60][61]

큐비즘(QBism)은 "코펜하겐 해석"으로 불리는 아이디어와 많은 공통점을 공유하지만, 중요한 차이점이 존재한다. 큐비즘을 코펜하겐 해석과 혼동하거나, 보어 또는 하이젠베르크의 관점을 단순히 수정한 것으로 간주하는 것은 큐비즘에 대한 왜곡된 이해를 야기할 수 있다.[62][63]

큐비즘은 확률을 양자역학을 사용하는 개별 에이전트(행위자)의 개인적인 판단으로 간주한다. 이는 확률이 준비 절차에 대한 객관적인 사실에 의해 고정되는 양자 상태에 의해 제공된다고 주장하는 코펜하겐형 관점과 대조된다.[11][64] 큐비즘은 측정을 에이전트가 세상으로부터 반응을 이끌어내기 위해 취하는 모든 행위로 간주하며, 그 측정 결과는 세상의 반응이 해당 에이전트에게 다시 유도하는 경험으로 간주한다. 결과적으로, 에이전트 간의 통신은 서로 다른 에이전트가 자신의 내부 경험을 비교하려는 유일한 수단이다. 그러나 코펜하겐 해석의 대부분의 변형은 실험 결과가 모든 사람이 접근할 수 있는, 에이전트로부터 독립적인 현실의 조각이라고 주장한다.[62]

큐비즘은 이전의 코펜하겐형 해석과 다른 이러한 점들이 양자 이론이 수행하는 역할을 바꿈으로써 많은 비평가들이 후자에서 발견한 모호성을 해결한다고 주장한다(큐비즘이 아직 구체적인 존재론을 제공하지 않음에도 불구하고). 구체적으로, 큐비즘은 양자 이론이 세상을 지배하는 일련의 역학이 아니라 에이전트가 현실을 더 잘 탐색하기 위해 사용할 수 있는 규범적 도구라고 가정한다.[24][38]

4. 2. 관계 양자역학

카를로 로벨리 등이 지지하는 관계 양자역학(RQM)은 큐비즘과 유사하게 양자 상태를 물리적 시스템의 고유한 속성이 아니라고 본다.[77] 큐비즘과 RQM은 모두 절대적이고 보편적인 파동 함수의 존재를 부인한다. 또한, 큐비즘과 RQM은 모두 양자역학이 근본적으로 ''국소적''인 이론이라고 주장한다.[22][78] 로벨리는 여러 큐비스트 저자들과 마찬가지로 양자 기초의 주제를 명확히 하기 위해 물리적 원리로부터 양자 이론을 재구성할 것을 옹호한다.[79] 그러나 두 해석 사이에는 중요한 차이점이 존재한다. RQM은 프랭크 램지와 브루노 드 피네티의 개인주의적 베이즈주의를 채택하지 않으며,[66][14] 측정 결과가 반드시 에이전트의 경험일 필요는 없다고 주장한다.[14]

4. 3. 기타 인식론적 해석

E. T. 제인스는 통계 물리학에서 베이즈 확률의 사용을 옹호하면서, 양자론을 "[a] 본질적으로 자연의 현실과 자연에 대한 불완전한 인간의 정보를 혼합한 기묘한 혼합물로, 하이젠베르크와 보어가 아무도 풀 방법을 알지 못하는 오믈렛으로 섞어 놓았다"고 제안했다.[12] QBism은 이러한 부분들을 양자 정보 이론과 개인주의적 베이즈 확률 이론의 도구를 사용하여 분리하려는 노력에서 발전했다.

확률 이론 해석에는 여러 종류가 있다. 크게 세 가지 범주로 나눌 수 있는데, 확률이 현실의 객관적인 속성이라고 주장하는 경우(성향 학파), 확률이 측정 과정의 객관적인 속성이라고 주장하는 경우(빈도주의자), 그리고 확률이 에이전트가 무지함이나 명제에 대한 믿음의 정도를 정량화하는 데 사용할 수 있는 인지적 구성물이라고 주장하는 경우(베이즈주의자)가 있다. QBism은 양자론에서 나타나는 확률조차도 후자의 범주에 속하는 것으로 간주하는 것에서 시작한다. 구체적으로, QBism은 이탈리아 수학자 브루노 데 피네티[13]와 영국 철학자 프랭크 램지[14][15]의 노선을 따라 개인주의적 베이즈 해석을 채택한다.

QBism과 같이 양자 상태를 정보, 지식, 믿음 또는 기대의 표현으로 취급하는 양자론에 대한 접근 방식은 "인식론적" 해석이라고 불린다.[66] 이러한 접근 방식은 양자 상태를 "관한" 정보 또는 기대치로 간주하는 내용과 사용하는 수학의 기술적 특징에서 서로 다르다. 또한, 이러한 유형의 견해를 옹호하는 모든 저자가 양자 상태로 표현된 정보가 무엇에 관한 것인지에 대한 질문에 대한 답을 제시하는 것은 아니다. Spekkens Toy Model을 소개하는 논문에서는 다음과 같이 말한다.

> 양자 상태가 지식의 상태이고, 국소적이고 비맥락적인 숨은 변수에 대한 지식이 아니라면, 그것은 무엇에 대한 지식인가? 우리는 현재 이 질문에 대한 좋은 답을 가지고 있지 않다. 따라서 양자 상태로 표현된 지식이 관련된 현실의 본질에 대해 완전히 불가지론을 유지할 것이다. 그렇다고 이 질문이 중요하지 않다는 것은 아니다. 오히려 우리는 인식론적 접근 방식을 미완성 프로젝트로 보고 있으며, 이 질문을 완성의 주요 장애물로 본다. 그럼에도 불구하고 우리는 이 질문에 대한 답이 없더라도 인식론적 관점에 대한 주장을 할 수 있다고 주장한다. 핵심은 이 지식이 무엇에 관한 것이든, 불완전한 지식의 상태를 특징짓는 현상을 식별할 수 있다는 것이다.[67]

Leifer와 Spekkens는 양자 확률을 베이즈 확률로 취급하여 양자 상태를 인식론적으로 간주하는 방식을 제안하며, 이는 QBism과 "철학적 출발점에서 밀접하게 일치한다"고 언급했다.[68] 그러나 그들은 QBism과 달리 양자 상태가 어떤 물리적 속성 또는 개체에 대한 정보(또는 믿음)인지에 대해 의도적으로 불가지론을 유지한다.[68] Bub과 Pitowsky가 옹호하는 또 다른 접근 방식은 양자 상태가 비 부울 격자를 형성하는 사건 공간 내의 명제에 대한 정보라고 주장한다.[69] 때때로 Bub과 Pitowsky의 제안은 "양자 베이즈주의"라고도 불린다.[70]

Zeilinger와 Brukner는 "정보"가 근본적인 개념이며 양자 상태가 인식론적 양인 양자 역학에 대한 해석도 제안했다.[71] QBism과 달리 Brukner-Zeilinger 해석은 일부 확률을 객관적으로 고정된 것으로 취급한다. Brukner-Zeilinger 해석에서 양자 상태는 가능한 모든 데이터를 소유한 가상의 관찰자가 가질 정보이다. 다시 말해, QBism에서 "어떤" 에이전트라도 자신의 기대를 인코딩하기 위해 상태를 공식화할 수 있는 반면, 그들의 해석에서 양자 상태는 ''최적의 정보를 가진'' 에이전트에 속한다.[72] 이러한 차이에도 불구하고 Cabello의 분류에서 Zeilinger와 Brukner의 제안은 QBism 및 코펜하겐형 해석과 마찬가지로 "참여적 실재론"으로 지정된다.[66]

양자 확률에 대한 베이즈 또는 인식론적 해석은 1990년대 초 Baez와 Youssef에 의해 제안되었다.[83][73]

5. 반응 및 비판

QBist 해석에 대한 반응은 열광적인 것부터 매우 부정적인 것까지 다양하다.[117] 데이비드 머민은 "양자 베이즈주의"라는 용어 대신 "큐비즘"이라는 용어를 옹호하기도 했다.[27]

장 메칭거, 1912년, ''카페의 무용수''.


뉴 사이언티스트, 사이언티픽 아메리칸, 네이처, 사이언스 뉴스, FQXi 커뮤니티, 프랑크푸르터 알게마이네 차이퉁, 퀀타 매거진, Aeon, Discover, 노틸러스 분기별, 빅 씽크 등 여러 매체에서 QBism에 대한 대중 과학 또는 준 대중 과학적 보도를 했다.[45][46][47][48][49][25][13][50][51][52][53] 2018년에는 양자역학 해석에 대한 두 권의 대중 과학 서적, 볼의 ''이상한 차원 너머''와 아난타스와미의 ''두 개의 문을 통해 동시에''가 QBism에 대한 섹션을 할애했다.[54][55] 하버드 대학교 출판부는 2016년에 이 주제를 대중적으로 다룬 ''QBism: 양자 물리학의 미래''를 출판했다.[11]

철학 문헌에서는 구조적 실재론과 현상학의 관점에서 QBism에 대해 논의하기도 했다.[56][57][58] 발렌타인은 QBism이 사용하는 베이즈 이론의 추론적 확률이 양자역학에 적용될 수 없기 때문에 "QBism의 초기 가정은 유효하지 않다"고 주장한다.[59]

5. 1. 비판

큐비즘(QBism)에 대한 반응은 열광적인 것에서부터 매우 부정적인 것까지 다양하다.[117] 큐비즘 비판자들은 큐비즘이 양자 이론의 역설, 특히 비국소성 문제를 해결하지 못한다고 주장한다. 바치아가루피는 큐비즘의 측정 결과 처리가 비국소성 문제를 해결하지 못한다고 보았고,[113] 예거는 확률 해석을 문제 해결의 핵심으로 보는 큐비즘의 가정이 부자연스럽고 설득력이 없다고 비판했다.[114]

노르센[115]은 큐비즘을 유아론이라고 비난했고, 윌리스[30]는 도구주의의 일종으로 간주했다. 그러나 양자 베이즈주의자들은 이러한 비판이 오해이며, 큐비즘은 유아론이나 도구주의가 아니라고 강하게 주장한다.[116]

스테어스는 확률 할당이 1일 때 그것이 믿음의 정도가 될 수 없다고 주장했고,[119] 팀슨은 확률 1 할당 처리에 대한 우려와 함께 큐비즘이 다른 해석에 비해 설명력이 떨어진다고 지적했다.[120]

''미국 물리학 저널''[117]과 ''Physics Today''[122]에는 큐비즘에 대한 비판과 답변이 게재되어 토론을 유발했다.[123][124] ''스탠퍼드 철학 백과사전''의 큐비즘 항목[125]에도 반대 의견과 답변이 요약되어 있다.

모어호프는 칸트 철학의 관점에서 큐비즘을 비판하는 등,[39] 보다 일반적인 철학적 근거에서 큐비즘에 반대하는 입장도 있다.

마르칠돈, 슐로스하우어, 클라링볼드처럼 큐비즘이 내부적으로 일관성은 있지만 동의하지 않거나,[126][127][128] 큐비즘이 양자역학의 일관된 해석이지만 선호 여부에 대한 판단을 유보하는 경우도 있다. 바넘[43]과 애플비[129]처럼 큐비즘의 핵심 교리 대부분에 동의하지만 일부에는 동의하지 않는 경우도 있다.

5. 2. 옹호

큐비즘 지지자들은 비판이 오해에서 비롯된 것이며, 큐비즘은 유아론이나 도구주의가 아니라고 주장한다.[116] 데이비드 머민, 푹스, 샤크 등은 큐비즘을 옹호하는 글을 발표하고 비판에 답변했다.[118] 머민은 ''Physics Today'' 기사에서 큐비즘을 옹호하기도 했다.[122]

6. 기술적 발전 및 양자 이론 재구성

ET 제인스는 양자 이론이 "자연의 현실과 자연에 대한 불완전한 인간 정보를 뒤섞어 놓은 오믈렛"과 같다고 비유했다.[109] 양자 정보 이론과 개인주의 베이지안 확률 이론을 통해 이 오믈렛을 풀어내려는 시도에서 큐비즘이 발전했다.

큐비즘은 양자 이론을 에이전트가 자신의 기대치를 관리하는 도구로 보며, 기존 물리 이론보다는 확률 이론에 더 가깝다고 본다. 큐비즘의 주요 내용은 다음과 같다.[112]


  • 모든 확률은 결과에 대한 개인의 믿음 정도를 나타낸다. 양자 상태, 채널, 측정값 역시 개인적인 판단이다.
  • 보른 규칙은 규범적인 규칙으로, 확률 및 양자 상태 할당을 일관성 있게 만들기 위해 따라야 한다.
  • 양자 측정 결과는 개인적인 경험이다.
  • 측정 장치는 감각 기관이나 의수와 같이 도구이자 개인의 일부로 간주되어야 한다.


이러한 개념적 관심은 양자 이론의 재구성에 대한 기술적 연구를 촉발시켰다. 양자 암호 분배[89] 및 얽힘 감지[90] 등에 적용되는 드 피네티 정리의 양자 버전[87][88]이 그 예시이다.

양자 이론 재구성의 목표는 양자 이론의 수학적 구조를 도출할 수 있는 새로운 공리나 가설을 찾는 것이다.[47][91] 일부 큐비스트들은 이러한 재구성을 통해 양자 이론을 특별하게 만드는 자연의 특징을 더 쉽게 식별할 수 있다고 믿는다.[20]

양자 상태의 SIC 표현은 양자 동역학의 재구성을 제공한다. 슈뢰딩거 방정식은 서로 다른 시간에 잠재적으로 수행된 정보적으로 완전한 측정에 대해 어떻게 도박할 것인지 관련시키는, 시간의 흐름에 적용된 보른 규칙의 예시이다.

6. 1. SIC-POVM

대칭적이고 정보적으로 완전한 양의 연산자 값 측정(symmetric, informationally-complete, positive operator-valued measures, SIC-POVMs)은 큐비즘 연구에서 중요한 수학적 구조로 부상했다. QBist 기초 연구는 이러한 구조에 대한 관심을 자극했으며, 현재는 기초 연구[92]와 순수 수학[93] 외에 양자 이론에서 응용되고 있다.

QBist의 양자 이론 재구성에서 가장 광범위하게 탐구된 것은 SIC-POVM을 사용하여 순수 또는 혼합 양자 상태를 "표준국" 측정 결과에 대해 정의된 일련의 확률로 다시 작성하는 것이다.[94][95] 즉, 밀도 행렬을 SIC-POVM 실험 결과에 대한 확률 분포로 표현하면, SIC-POVM 확률에서 밀도 행렬이 암시하는 모든 통계적 예측을 재현할 수 있다.[96] 그러면 보른 규칙은 확률을 더 근본적인 것에서 도출하는 것이 아니라, 하나의 유효한 확률 분포를 다른 확률 분포와 관련시키는 역할을 한다.

6. 2. Urgleichung

Urgleichungde은 보른 규칙을 재진술한 것으로, 양자 이론 재구성에서 핵심적인 역할을 한다.[21][97][98] Urgleichungde은 "원시 방정식"을 뜻하는 독일어에서 유래했다(Ur- 참조).

Urgleichungde은 구조적으로 전체 확률의 법칙과 매우 유사하지만, 기능적으로는 SIC 확률 벡터의 차원에 의존하는 아핀 변환에 의해서만 다르다. P(D_j)와 Q(D_j)가 다른 상황을 나타내기 때문에 Urgleichungde과 전체 확률의 법칙은 서로 다른 시나리오에 적용된다. P(D_j)는 에이전트가 두 개의 계획된 측정(SIC 측정 후 H_i 결과를 얻은 뒤 두 번째 측정)을 수행할 확률을 의미한다. 반면에 Q(D_j)는 에이전트가 ''먼저 SIC 측정을 수행할 계획이 없는 경우'' 결과 D_j를 얻을 확률이다.

전체 확률의 법칙은 두 가지 측정을 수행하는 운영적 맥락 내에서 일관성의 결과이다. 반대로, Urgleichungde은 양자 물리학의 예측 성공에서 정당성을 찾는 다른 맥락 간의 관계이다.

QBists는 Urgleichungde을 핵심 가설로 하는 양자 이론의 완전한 재구성을 추구하고 있다.[97]

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