論文の概要: A Time-Symmetric Formulation of Quantum Measurement: Reinterpreting the Arrow of Time as Information Flow

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22191v1
• Date: Thu, 27 Nov 2025 07:57:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.452258
• Title: A Time-Symmetric Formulation of Quantum Measurement: Reinterpreting the Arrow of Time as Information Flow
• Title（参考訳）: 時間-対称性による量子計測の定式化:時間アローを情報フローとして再解釈する
• Authors: Shin-ichi Inage,
• Abstract要約: 本研究では,量子計測のための時間対称フレームワークを提案する。 動的記述のレベルでの顕微鏡的可逆性を復元する。 関連する量子マルコフ半群に対するスポーンの不等式を満たすことが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: This study proposes a time-symmetric framework for quantum measurement that restores microscopic reversibility at the level of the dynamical description while remaining compatible with causality and thermodynamic consistency. Instead of invoking a stochastic wavefunction collapse, the measurement process is modeled as a bidirectional informational update between a forward-evolving state and a backward-propagating effect, governed by a completely positive generator and its adjoint. Within this operator-based formalism, pre- and post-selected statistics are treated on an equal footing, yielding a unified description of both. The proposed scheme rigorously preserves complete positivity, normalization, and the no-signalling principle, and it is shown to satisfy Spohn's inequality for the associated quantum Markov semigroup, thereby ensuring non-negative entropy production within this setting. The framework admits a direct experimental interpretation across a range of scenarios, including weak measurements, EPR-Bell tests, homodyne detection, and photon counting. Furthermore, in the classical limit, the bidirectional update is demonstrated to reduce to the well-established Kalman filter and Rauch-Tung-Striebel (RTS) smoother used in classical estimation theory. These results support the view that the apparent temporal asymmetry of quantum measurement arises not from fundamental dynamical irreversibility, but from informational conditioning, specifically, the one-sided way in which measurement outcomes are incorporated into our description. In this sense, the arrow of time in measurement theory may be understood as an arrow of information.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,微視的可逆性を動的記述のレベルで復元し,因果性や熱力学的整合性に相容れない時間対称な量子測定フレームワークを提案する。 確率波動関数の崩壊を引き起こす代わりに、この測定プロセスは、完全に正のジェネレータとその隣接体によって制御される前方進化状態と後方伝播効果との間の双方向の情報更新としてモデル化される。 この演算子に基づく形式主義の中では、前と後という統計は等しい足場で扱われ、両者の統一的な記述が得られる。 提案したスキームは完全正則性、正規化、非シグナリング原理を厳格に保ち、関連する量子マルコフ半群に対するスポーンの不等式を満たすことが示され、したがってこの設定における非負のエントロピー生成が保証される。 このフレームワークは、弱い測定、EPR-Bellテスト、ホモダイン検出、光子計数など、様々なシナリオにまたがる直接的な実験的な解釈を認めている。 さらに、古典的極限において、双方向の更新は、古典的推定理論で用いられるよく確立されたカルマンフィルタとラウチ・ツング・ストリーベル(RTS)スムースに還元されることが示される。 これらの結果は、量子測定の見かけの時間的非対称性は、基本的な力学的不可逆性ではなく、情報的条件付け、具体的には、測定結果が記述に組み込まれる一方的な方法から生じるという見解を支持する。 この意味では、測定理論における時間の矢は情報の矢と解釈できる。

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