フォトニック量子シミュレーターにおける量子ダーウィニズムの古典的な客観性の出現

量子への移行は、物理フロンティアの基本的な未解決の問題です。量子甲羅理論は、環境との避けられない相互作用は、オープン量子システムにおける量子重複の抑制の原因となる量子コヒーレンスを運ぶシンクであることを指摘しています。最近、量子ダーウィニズム理論は、通信チャネルとして機能する環境の役割をさらに拡張し、量子測定プロセスに現れる古典的な客観性を説明します。ここでは、6光子量子シミュレーターを使用して、量子ダーウィニズムプロセスにおける古典的および量子情報の増殖を調査しました。シミュレーションでは、多くの環境光子が観測された量子システムから散在し、収集され、システムの状態を推測するために使用されます。システムの古典的な情報の冗長性と、環境光子の断片における量子相関の抑制が観察されました。私たちの結果は、量子システムの古典的な客観性が量子ダーウィニズムメカニズムを通じて確立できることを実験的に示しています。

Quantum-to-classical transition is a fundamental open question in physics frontier. Quantum decoherence theory points out that the inevitable interaction with environment is a sink carrying away quantum coherence, which is responsible for the suppression of quantum superposition in open quantum system. Recently, quantum Darwinism theory further extends the role of environment, serving as communication channel, to explain the classical objectivity emerging in quantum measurement process. Here, we used a six-photon quantum simulator to investigate classical and quantum information proliferation in quantum Darwinism process. In the simulation, many environmental photons are scattered from an observed quantum system and they are collected and used to infer the system's state. We observed redundancy of system's classical information and suppression of quantum correlation in the fragments of environmental photons. Our results experimentally show that the classical objectivity of quantum system can be established through quantum Darwinism mechanism.