クリストファー・A・フックス
アメリカの量子物理学者
クリストファー・A・フックス
クリストファー・A・フックス
エッセンティア財団とのインタビュー中のフックス氏
生まれる
クエロ、テキサス州、アメリカ合衆国
教育テキサス大学オースティン校（物理学学士、数学学士）
ニューメキシコ大学（物理学博士）
知られているQBism
量子情報理論
量子基礎
受賞歴国際量子通信賞（2010年）、アメリカ物理学会
フェロー（2012年） 、マサチューセッツ大学ボストン校学長優秀研究賞（2021年）
科学者としてのキャリア
フィールド量子情報科学、量子基礎
機関マサチューセッツ大学ボストン校（現在）
ベル研究所
ペリメーター理論物理学研究所
レイセオンBBNテクノロジーズ
論文 量子論における識別可能性とアクセス可能な情報（1996年）  
博士課程の指導教員カールトン・M・ケイブス

クリストファー・アラン・フックス（テキサス州クエロ生まれ）は、量子情報理論と量子力学の基礎を専門とするアメリカの理論物理学者です。マサチューセッツ大学ボストン校の物理学教授です。[1] [2]フックスは量子情報理論における技術的な研究と、従来のアプローチから根本的に逸脱した量子力学の解釈であるQBism [3] [4] [5] の共同開発者として知られています。QBismでは、個々のエージェントの行動と経験が理論の中心的な関心事であり、エージェントなしで宇宙がどうなっているかは問題としません。

フックス氏の現在の研究には、対称的な情報的に完全な測定 ( SIC-POVM ) に関する研究が含まれており、QBism ではこれを使用して、ボルンの規則が古典的な全確率法則の修正として現れるフレームワークで量子状態を確率分布として表現しています。

彼はアメリカ物理学会のフェローである。[6]

教育とキャリア

フックスはテキサス州クエロ生まれ。1987年、テキサス大学オースティン校で物理学と数学の理学士号を優秀な成績で取得。在学中はジョン・アーチボルド・ウィーラーに師事した。[1] [7] 1996年[8]ニューメキシコ大学でカールトン・M・ケイブスの指導の下、物理学の博士号を取得した。[1] [9] マイケル・ニールセンとアイザック・チュアンの教科書『量子計算と量子情報』は、フックスの博士論文を「量子情報の距離測定に関する豊富な資料」として推奨している。[10]

博士号取得後、フックスはカリフォルニア工科大学（Caltech）のリー・A・デュブリッジ賞ポスドクフェローシップを含む、いくつかのポスドク職を歴任しました。その後、ニュージャージー州マレーヒルのベル研究所で技術スタッフとして勤務しました。[1] [11] [12] 2007年から2013年まで、フックスはカナダのウォータールーにあるペリメーター理論物理学研究所の主任研究員を務めました。同研究所は理論物理学、特に宇宙論や量子基礎などの分野を研究する機関です。 [13] [14] 2013年から2014年まで、マサチューセッツ州ケンブリッジのレイセオンBBNテクノロジーズの主任研究員を務めました。 [1]

2015年からマサチューセッツ大学ボストン校の物理学教授を務め、量子基礎論と量子情報理論を専門とする研究グループを率いている。このグループは、QBismの開発と研究、そして量子力学の確率論的定式化に用いられるSIC-POVMなどの関連する数学的構造の解析に取り組んでいる。[1] [15] [16]

量子情報への初期の貢献

量子情報理論の分野において、フックスは量子状態の忠実度と識別可能性の尺度、アクセス可能な情報の限界、量子測定における擾乱と情報の関係について研究してきた。これらの成果の一部は、彼の博士論文や、その後の量子暗号と量子通信に関する研究に反映されている。[17] [18] [19]

フックスとイェルーエン・ファン・デ・グラーフは、トレース距離と忠実度を結び付ける両側境界を導入しました。これは現在、フックス・ファン・デ・グラーフ不等式と呼ばれています。これは、量子プロトコルの解析において、誤差境界と忠実度境界を変換するために文献で広く用いられています。[20] [21]

彼は「エンタングルメントのない非局所性」という概念の創始者の一人である。[22]これは、大域的には完全に区別可能であるが、局所測定と古典通信（ LOCC ） では不完全にしか区別できない積量子状態の集合を指す。同論文では「拡張不可能な積基底」という概念も暗黙的に導入されており、これは後に、エンタングルメントのペレス＝ホロデッキ基準は必要条件ではあるが十分条件ではないことを確立する上で重要な役割を果たした。[ 23]彼はチャールズ・H・ベネットとジョン・A・スモーリンと共に、ノイズのある量子通信路の古典容量がエンタングルメント符号化によって増大するかどうかを疑問視し、[24] [25]最終的にマシュー・ヘイスティングスによって肯定的な結果が得られた。[26]

フックスは、複製不可能定理の一般化である放送不可能定理の証明にも協力した。[27] [28]カールトン・ケイブスとリュディガー・シャックとともに、ド・フィネッティの定理の量子版を開発した。[29]

2000年5月、フックス氏がロスアラモス国立研究所でポスドク研究員をしていた頃、セログランデ火災で自宅と家族のほとんどの家財が焼失した。[30]フックスは、当時黎明期にあった量子情報分野の多くの著名人と電子メールで活発にやり取りしていた。彼はこれを「ハードドライブのバックアップ」と呼び、このやり取りを編集したコレクションをarXivプレプリントサーバーに投稿し、 N・デイヴィッド・マーミン氏による序文を付した。後にベクショー大学出版局はこのコレクションの限定版を出版し、2011年にはケンブリッジ大学出版局が新しい序文を添えて『量子情報で成熟する』というタイトルで出版した。 [31] [32] [33]

QBism

QBism は量子力学の解釈の一つで、理論を各エージェントが世界に対する自身の行動の結果についての期待を評価し更新するためのツールとみなす。[34] [35] [36]この見解では、量子状態はシステムの客観的な特性として理解されるのではなく、そのシステムについてのエージェントの信念の数学的表現として理解される。この観点からすると、量子力学は観察者から独立した現実を記述するのではなく、意思決定のための規範的な枠組みを提供する。QBism では、測定はエージェントが外界に対して実行するアクションとして考えられ、結果はそのアクションがそのエージェントに引き起こす経験として識別される。結果は、既存の、観察者に依存しない値の開示ではなく、エージェントとシステムの間の特定の相互作用の産物と見なされる。[37] [38] [39] QB主義においては、確率はデ・フィネッティの伝統に則り、主観主義的かつ人格主義的な意味で扱われ、オランダ書における一貫性が合理性の基準として用いられる。一貫性は、確率の標準的な規則を、行為者のギャンブルへのコミットメントに対する規範的制約として正当化する一方、量子論は量子世界に合わせたさらなる規範的構造を付加する。[40]

QBistの観点からは、標準的な量子状態を、情報的に完全な測定によって定義された参照装置の結果に関連付けられた分布に置き換えることを可能にする形式論が開発された。[41]このアプローチでは、量子状態は信念の表現として解釈される。この枠組みにおいて、ボルンの規則は、どのような結果が生じるかを決定する自然法則としてではなく、規範的な規則、すなわちエージェントが自身の確率割り当て間の内部的な一貫性を維持するために採用する制約として解釈される。この規則は、情報的に完全な参照測定の結果に対するエージェントの確率割り当てを、他のあらゆる測定結果に対するエージェントの確率割り当てと結び付ける。[42] [43] [44]

この制約は、参照測定が対称情報完全測定（SIC-POVM）[45]である場合に最も単純な形をとります。これはPOVMの一種で、ゲルハルト・ツァウナーによって初めて研究されました。[46]このため、SIC-POVMはQBistプログラムにとって興味深いものとなっています。[47] [48] [49]

栄誉と賞

  • アメリカ物理学会フェロー（2012年）、「強力な定理と明快な説明」により、QBismとして知られる量子論のビジョンの確立に貢献。[6]
  • QCMC国際量子通信賞（2010年）[50] [51] [52]
  • HJキンブルのグループと共同執筆した論文「無条件量子テレポーテーション」[53]は、サイエンス誌の編集者によって「1998年のトップ10のブレークスルー」に挙げられた。[54]
  • マサチューセッツ大学ボストン校学長優秀研究賞、2021年11月。[55]

メディア報道

クリストファー・フックスの量子力学と量子情報理論の基礎に関する研究は、科学メディアと一般メディアの両方で継続的な注目を集めている。彼の研究と解釈的見解は、ウォール・ストリート・ジャーナル、[56] [ 57] 、 イオン、[58]、ナショナル・パブリック・ラジオ[59 ] などのメディアで議論されてきた。彼の貢献とその量子力学の解釈への影響を検証した詳細なプロフィール、インタビュー、特集記事は、Vox、[5] 、 サイエンティフィック・アメリカン、[60] 、クォンタ[4] 、ディスカバー・マガジン[61] 、ノーチラス[9] 、サイエンス[62] 、 フランクフルター・アルゲマイネ・ゾンタークスツァイトゥング[ 63]などの出版物に掲載されている。[64]

フックスとQBismは、2014年に放送されたモーガン・フリーマンのドキュメンタリーシリーズ『Through the Wormhole』で紹介されました。[65]

参考文献

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