論文の概要: General quantum backflow in realistic wave packets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.10155v1
- Date: Fri, 14 Nov 2025 01:35:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-14 22:53:22.720105
- Title: General quantum backflow in realistic wave packets
- Title（参考訳）: 実波パケットにおける一般量子逆流
- Authors: Tomasz Paterek, Arseni Goussev,
- Abstract要約: 量子バックフロー(Quantum backflow)は、量子粒子の確率密度がその運動量に対して伝播する反直感現象である。
任意の運動量分布に適用可能な量子逆流の一般的な定式化を導入する。
この過剰は13%近くに達することができ、標準のバックフローを3倍以上上回っていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3093890460224435
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum backflow is a counterintuitive phenomenon in which the probability density of a quantum particle propagates opposite to its momentum. Experimental observation of backflow has remained elusive due to two main challenges: (i) the effect is intrinsically small, with less than 4% of the probability able to flow backward, and (ii) it requires wave packets with a well-defined momentum direction, which are difficult both to prepare and to verify under realistic, noisy conditions. Here, we overcome these challenges by introducing a general formulation of quantum backflow applicable to arbitrary momentum distributions. The framework recovers the standard backflow limit for unidirectional states and identifies general backflow as probability flow exceeding that predicted by the particle's momentum distribution alone. We show that this excess can reach nearly 13%, surpassing the standard backflow bound by more than a factor of three. Furthermore, we extend the framework to the closely related phenomenon of quantum reentry, provide explicit examples of quantum states exhibiting large general backflow and reentry, and discuss the foundational implications of these nonclassical effects. Our results open a pathway toward the experimental observation of quantum backflow in realistic settings.
- Abstract（参考訳）: 量子バックフロー(Quantum backflow)は、量子粒子の確率密度がその運動量に対して伝播する反直感現象である。
バックフローの実験的観察は、主に2つの課題があるため、いまだに解明されていない。
(i)効果は内在的に小さく、その確率の4%以下で逆向きに流すことができる。
(II) 運動量方向が明確に定義された波状パケットが必要であり, 現実的でノイズの多い条件下では, 準備も検証も困難である。
ここでは、任意の運動量分布に適用可能な量子逆流の一般的な定式化を導入することで、これらの課題を克服する。
このフレームワークは一方向状態の標準逆流限界を回復し、粒子の運動量分布だけで予測される確率フローを超える確率フローとして一般逆流を識別する。
この過剰は13%近くに達することができ、標準のバックフローを3倍以上上回っていることを示す。
さらに、この枠組みを量子再突入の密接に関連する現象に拡張し、大きな一般的な逆流と再突入を示す量子状態の明示的な例を提供し、これらの非古典的効果の基本的な意味について論じる。
我々の結果は、現実的な環境での量子バックフローの実験的な観察への道を開く。
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