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Type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Abordagem Bayesiana para compatibilidade de perspectivas em mecânica quântica: uma possível solução para o Paradoxo do amigo de Wigner
Author: Silva, Julio Cesar Fernandes da
First Advisor: Rizzuti, Bruno Ferreira
Referee Member: Furones, Maikel Yusat Ballester
Referee Member: Nogueira, Wallon Anderson Tadaiesky
Referee Member: Duarte, Cristhiano
Resumo: A física clássica e relativística são permeadas por um princípio fundamental, o da relatividade. Este princípio garante que as leis da física sejam as mesmas em qualquer referencial inercial. A situação com a mecânica quântica parece ser ortogonal a este approach, afinal, diferentes observadores podem utilizar diferentes perspectivas para tratar o mesmo sistema. O exemplo emblemático desta situação é o paradoxo do amigo de Wigner, em que há um choque entre evolução unitária e colapso ao se descrever o mesmo sistema. Dado que dois observadores de um mesmo sistema não concordaram sobre como atingiram suas crenças, podemos prever se é possível que eles obtenham compatibilidade de suas perspectivas e medições através de um critério de compatibilidade. Trataremos de dois neste trabalho, a saber, o objetivista e subjetivista. Após a análise das duas versões, vamos apresentar uma forma de usar este formalismo para tratar o problema (original) do amigo de Wigner. Concluiremos que diferentes crenças, informações ou conhecimento sobre um sistema podem não ser as mesmas desde que sejam compatíveis e encontraremos uma prescrição de compatibilidade entre as perspectivas que poderia solucionar o paradoxo. A existência de um paradoxo reside em procurar concordância onde apenas há demanda de compatibilidade para a descrição de observadores. Neste trabalho, usaremos o formalismo de estados condicionais, que trata a teoria quântica como uma generalização não-comutativa da teoria de inferência Bayesiana clássica, para explorar a compatibilidade de duas diferentes perspectivas sobre um mesmo sistema. Forneceremos uma definição matemática de compatibilidade de descrições entre diferentes perspectivas (bem como um teorema de caracterização). Neste formalismo, traçamos os paralelos de variáveis clássicas e sistemas quânticos e os análogos quânticos correspondentes a distribuição de probabilidades usual, conjunta e condicional, bem como o conceito de marginalização, o Teorema de Bayes e propagação de crença. Este será o ferramental para tratar duas versões do critério de compatibilidade.
Abstract: Classical and relativistic physics are permeated by a fundamental principle: the principle of relativity. This principle ensures that the laws of physics remain the same in any inertial reference frame. The situation in quantum mechanics, however, appears to be orthogonal to this approach, as different observers may use different perspectives to analyze the same system. The emblematic example of this situation is Wigner’s friend paradox, where there is a clash between unitary evolution and collapse when describing the same system. Given that two observers of the same system do not agree on how they reached their beliefs, we can investigate whether they can achieve compatibility between their perspectives and measurements through a compatibility criterion. In this work, we will examine two such criteria, namely the objectivist and the subjectivist approaches. After analyzing both versions, we will present a way to use this formalism to address the (original) Wigner’s friend problem. We will conclude that different beliefs, information, or knowledge about a system may not necessarily be identical, as long as they remain compatible, and we will establish a prescription for compatibility between perspectives that could resolve the paradox. The existence of a paradox lies in seeking agreement where there is only a demand for compatibility in the observers’ descriptions. In this work, we will use the formalism of conditional states, which treats quantum theory as a non-commutative generalization of classical Bayesian inference theory, to explore the compatibility of two different perspectives on the same system. We will provide a mathematical definition of compatibility between different perspectives (as well as a characterization theorem). Within this formalism, we establish parallels between classical variables and quantum systems, along with their quantum counterparts to the usual, joint, and conditional probability distributions, as well as the concepts of marginalization, Bayes’ theorem, and belief propagation. This will serve as the toolkit to examine two versions of the compatibility criterion.
Keywords: Inferência Bayesiana
Compatibilidade de Perspectivas
Paradoxo do Amigo de Wigner
Bayesian inference
Perspective on compatibility
Wigner's friend paradox
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/18907
Issue Date: 20-Mar-2025
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