Квантовое байесианство или квантовый байесианизм (), в англоязычной литературе сокращённо QBism (букв. «кубизм») или просто кьюбизм, — одна из интерпретаций квантовой механики, в центре которой ставятся действия и опыт агента. Подобная интерпретация отличается применением субъективной байесовской оценки вероятностей с целью понимания правила Борна как нормативного дополнения к принятию правильных решений. Квантовый байесианизм уходит корнями в работы , Кристофера Фукса и Рюдигера Шака начала 2000-х годов, в первую очередь ассоциируясь с работами Фукса и Шака, и был недавно принят Дэвидом Мермином. Основами для квантового байесианства служат теория квантовой информации и байесовская вероятность, цель байесианства — разрешить интерпретационные проблемы, которые окружают квантовую теорию. Исторически кьюбистская интерпретация является производной от копенгагенской интерпретации квантовой механики, но всё же отличается от неё. Теодор Хенш охарактеризовал байесианизм как течение, видоизменяющее прежние взгляды и представляющее их как более последовательные. В целом любая работа, которая использует байесовское или субъективное отношение к вероятностям, возникающим в квантовой теории, называется «квантовой байесовской». Байесианство, в частности, называется «радикальной байесовской интерпретацией».

Квантовое байесианство решает общие вопросы интерпретации квантовой теории, связанные с природой суперпозиции волновой функции, проблемой измерения и квантовой запутанностью. Согласно байесианству, многие (но не все) аспекты квантового формализма по природе своей субъективны. К примеру, в подобной интерпретации квантовое состояние не является элементом реальности, а лишь представляет степени уверенности агента насчёт возможных результатов измерений. Отсюда многие философы науки приняли квантовое байесианство как форму антиреализма. Авторы интерпретации не признают такую характеристику, предполагая, что теория более сочетается с так называемым «реализмом с широким участием», в котором реальность включает в себя больше, чем может охватить любая мнимая оценка третьего лица.

В дополнение к представлению интерпретации существующей математической структуры квантовой теории некоторые сторонники квантового байесианства поддерживают исследовательскую программу «реконструкции» квантовой теории на базовых физических принципах, характерную для байесианства. Конечная цель исследования — определить, какие аспекты онтологии физического мира позволяют агентам использовать квантовую теорию в качестве подходящего инструмента. Однако сама интерпретация со стороны кьюбистов, как описывается в ключевых позициях, не зависит от какой-либо конкретной реконструкции.

История и развитие

Эдвин Джейнс, сторонник использования байесовской вероятности в статистической физике, в своё время заметил, что квантовая теория — «своеобразная смесь, описывающая отчасти реалии Природы, отчасти неполные человеческие знания о Природе, и всё это было собрано Гейзенбергом и Нильсом Бором в кучу, которую ещё не удалось разобрать». Квантовый байесианизм развился из попыток разделить эти части с помощью теории квантовой информации и байесовской теории вероятностей.

Существуют множество . В целом эти интерпретации подразделяются на две категории: первая подразумевает вероятность как объективное свойство реальности, вторая — вероятность как субъективную мысленную конструкцию, которую агент может использовать для того, чтобы определить количественно уровень незнания или степень уверенности в утверждении. Квантовый байесианизм начинается с принятия того факта, что все вероятности (в том числе появляющиеся в квантовой теории) чаще всего рассматриваются как члены последней категории. В частности, кьюбизм принимает персоналистскую байесианскую интерпретацию со стороны таких авторов, как итальянский математик Бруно де Финетти и британский философ Фрэнк Рамсей.

Согласно кьюбистам, преимущества принятия подобного взгляда на вероятность являются двоякими. Во-первых, роль квантовых состояний (волновые функции частиц) заключается в эффективном процессе шифрования вероятностей, поэтому квантовые состояния являются собственно окончательными степенями уверенности. (Если считать любое единичное измерение минимальной, информационно полной (POVM), то очевидно, что квантовое состояние математически эквивалентно сингулярному распределению вероятности, распределению над возможными результатами измерения). Рассмотрение квантовых состояний как степеней уверенности означает, что событие изменения квантового состояния при произведении измерения (редукция фон Неймана) — это агент, который обновляет уверенность в ответ на новый опыт. Во-вторых, предполагается, что квантовую механику можно рассматривать как локальную теорию, поскольку критерий реальности Эйнштейна — Подольского — Розена можно смело отвергать. Последний гласит, что если без вмешательства в систему можно определённо (со стопроцентной вероятностью) предсказать значение некоей физической величины, тогда существует элемент физической реальности, который этой величине и соответствует. В связи с этим принципом разгорелись споры о том, стоит ли считать квантовую механику нелокальной теорией, однако кьюбисты считают их бессмысленными, поскольку сторонник квантового байесианизма признаёт все вероятности (даже стопроцентные) степенями уверенностиПроблема интерпретации стопроцентных вероятностей в квантовой теории возникает даже при распределении вероятности над конечным числом альтернатив, поэтому отличается от вопроса почти достоверных событий в теоретико-мерных трактовках вероятности. Поэтому, хотя многие интерпретации квантовой теории признают квантовую механику нелокальной теорией, кьюбисты придерживаются иного мнения.

Термин «кьюбизм» () в квантовой механике как сокращение от «квантовый байесианизм» () ввёл Фукс, который представил его толкование в более или менее современной форме в 2010 году, продолжая затронутые ранее идеи и пытаясь их более согласовать, особенно в публикациях начиная с 2002 года. Несколько последующих научных работ расширили и развили эту тему на данных основах, в том числе статьи Фукса и Шака в «Reviews of Modern Physics»; Фукса, Мермина и Шака в «American Journal of Physics» и лекции Фукса и Стейси в .

До публикации статьи 2010 года термин «квантовое байесианство» использовался для описания развития того, что привело к кьюбизму в его действовавшей форме. Однако квантовое байесианство является такой разновидностью байесианства, которое устраивает не всех, кто пытается применить байесианский подход к квантовой теории (см. другие применения ниже). Соответственно, Фукс называл это явление «QBism» (произносится в английском точно так же, как название стиля «кубизм»), выделяя байесианский дух в первых двух буквах а-ля CamelCase, но ещё сильнее дистанцируясь от байесианства. В неологизме обыгрывался такой стиль живописи, как кубизм, что мотивирует сравнивать концепции и того, и другого; в СМИ байесовский кьюбизм иллюстрировали произведениями Пикассо и Гриса. Тем не менее, «QBism» квантовой механики никакого отношения к кубизму не имеет, равно как и ко взглядам Бора на квантовую теорию.

Ключевые положения Согласно квантовому байесианству, квантовая теория — инструмент, который агент может использовать для управления собственными ожиданиями, больше близкий к теории вероятностей, чем к какой-либо условной физической теории. Квантовая теория — прежде всего руководство для принятия решений, которое было отшлифовано некими аспектами физической реальности. Ключевыми положениями квантового байесианства являются следующие: Все вероятности (от 0 до 1) — оценки описываемой агентом степени уверенности в определённом исходе. Поскольку они определяют и обновляют вероятности, квантовые состояния (операторы плотности), и также являются личными суждениями агента. Правило Борна является нормативным, а не описывающим. Это отношение, к которому должен стремиться агент, чтобы придерживаться назначения собственных вероятности и квантового состояния. Результаты квантовых измерений — личный опыт агента, ставящего на них. Разные агенты могут сообщать и согласовывать последствия измерения, но результатом является индивидуальный опыт каждого. Измерительный прибор концептуально является продолжением агента. Его надо признавать аналогом органа чувств или протеза конечности, то есть как инструмент и часть индивидуума.

Реакция и критика

На квантово-байесианскую интерпретацию существуют реакции от восторженных до крайнего неприятия. Те, кто критикует байесианизм, утверждают, что он не соответствует цели разрешения парадоксов в квантовой теории. Так, Гвидо Бачьягалуппи утверждал, что отношение к результатам измерений со стороны байесианцев не разрешает проблему нелокальности; Грегг Йегер не признавал положение квантового байесианства о том, что интерпретация вероятности — ключ к разрешению противоречий; Трэвис Норсен обвинял это направление в поддержке солипсизма; расценивал это как проявление инструментализма. Сторонники квантового байесианства отрицали характеристики, относящие их теорию к солипсизму или инструментализму. Критическая статья Майкла Науэнберга в журнале «American Journal of Physics», направленная против кьюбистов, вызвала ответ со стороны Фукса, Мермина и Шака. Некоторые исследователи предполагают наличие несоответствий: так, Аллен Стэйрз не признаёт стопроцентную вероятность степенью уверенности; Кристофер Тимпсон, высказывая озабоченность по поводу отношения к единичной вероятности, предполагает меньшую объяснительную силу у сторонников квантового байесианства по сравнению с другими интерпретациями (на это у Фукса и Шака также нашёлся ответ в виде другой статьи). В 2012 году в журнале «Physics Today» в защиту квантового байесианства выступил Дэвид Мермин, что положило начало большой дискуссии на форуме журнала, представленной в виде пользовательских комментариев к статье Мермина и его ответов на эти комментарии. Во 2-м разделе «Стэнфордской философской энциклопедии» в статье о квантовом байесианстве содержится раздел возражений против подобной интерпретации и комментариев со стороны авторов. Все остальные противники квантового байесианства отмечают другие, общефилософские причины непринятия этого течения (например, Ульрих Морхофф критикует его с точки зрения кантианства).

Конкретные авторы считают квантовое байесианство внутренне вполне согласованным, но не соглашаются с интерпретацией.. Так, Луис Марчильдон полагает, что квантовое байесианство объяснено лучше, чем многомировая интерпретация, однако он отдаёт предпочтение теории де Бройля — Бома. Аналогично Максимилиан Шлоссхауэр и Танджерин Клэрингболд считают байесианство последовательной интерпретацией квантовой механики, но не выносят вердикт о том, стоит ли его принимать. Некоторые соглашаются со многими, но не всеми ключевыми положениями байесианства (например, Ховард Барнум и Д. М. Эпплби).

Полностью или отчасти популяризированное освещение в СМИ было представлено в таких изданиях, как «New Scientist», «Scientific American», «Nature», «Science News», , «Frankfurter Allgemeine Zeitung», «» «Aeon» и «Discover». В 2018 году вышли две книги в жанре популярной науки, посвящённые интерпретации квантовой механики, — авторства Филипа Болла «За неразумным» и Анила Анатасвами; «Через две двери сразу», а двумя годами ранее издательством Harvard University Press опубликована книга «Кьюбизм: Будущее квантовой физики».

Связь с другими интерпретациями

Копенгагенская интерпретация