デコヒーレンスと古典的実在の創発：量子力学の解釈を巡る進展

量子力学の根幹的な理論的課題の一つは、確率的で重ね合わせ状態にあるミクロな量子世界が、我々が日常的に経験する確定的な古典的世界へとどのように移行するのか、という点にある。この移行を説明する主要な機構として「デコヒーレンス」が注目されており、これは量子系の干渉性が環境との相互作用によって失われる現象として定義される。この現象は、エルヴィン・シュレーディンガーが1935年に考案した猫の思考実験が提起した、巨視的な重ね合わせ状態の不自然さを解消する有力なアプローチの一つと見なされている。

シュレーディンガーの猫の思考実験は、放射性物質の崩壊という量子事象と猫の生死を結びつけ、観測が行われるまで猫が「生きている状態」と「死んでいる状態」の重ね合わせにあると記述する。これは従来の決定論的な実在観と対立するものであり、量子論の確率的性質の根源性に関する議論を呼んだ。デコヒーレンス理論によれば、猫のようなマクロな系は本質的に孤立系ではなく、常に外界からの熱揺らぎや環境との相互作用に晒されている。この相互作用により、量子もつれを通じて量子的性質が環境中に拡散し、重ね合わせ状態の干渉性が失われる。具体的には、空気中のチリ粒子との接触により、重ね合わせ状態は極めて短い時間、例えば10のマイナス31乗秒という速さで環境に拡散すると指摘されている。

量子力学における「実在性」の概念は、測定方法に依存するという見解が現代物理学では有力である。古典力学が仮定するような、測定によらず客観的に存在する実在は量子力学では否定される傾向にあり、測定の文脈（実験設定）を指定する必要がある。この文脈依存性は、広島大学の研究グループが理論的に示した「量子チェシャ猫の逆説」にも関連しており、観測結果が必ずしも実際の物理的実体を示すわけではないことを示唆している。この逆説は、量子的な粒子とその属性が分離してそれぞれ異なる経路を移動した結果が観測されるというもので、測定の文脈によって成立する逆説であると理論的に示されている。

この理論的枠組みの進展は、量子技術の発展と密接に関連している。例えば、ヨーロッパでは量子コンピューティングのエコシステムが拡大しており、ドイツ・エーニンゲンにはIBMが2024年運用開始予定の欧州初の量子データセンターが設置される計画が2023年6月に発表された。このデータセンターには100量子ビット以上の実用規模の量子プロセッサーが搭載され、欧州の研究機関や企業が最先端の量子コンピューターへアクセスできるようになる。ヨーロッパの量子コンピューティング市場は、予測期間（2025-2032年）中に年平均成長率33.2%で成長すると予測されており、創薬分野などでの採用拡大が成長要因と見られている。

科学的コンセンサスとしては、2026年頃には、マクロな現実が量子法則の大きなスケールでの必然的な帰結であるという見解が強まっている。一方で、全ての状態が並行宇宙として存続し続けるとする多世界解釈のような代替的な解釈も依然として存在する。デコヒーレンスは干渉性を失わせるものの、波動関数の収縮を完全に説明するには射影仮説が必要であるという注意点も指摘されており、測定問題の完全な解決には至っていない。しかし、量子力学の予言と矛盾する実験は皆無であり、その有用性はレーザー光や電子装置の存在によって裏付けられている。