ユニタリティとは？
ゆにたりてぃ
ユニタリティとは、量子力学において情報が失われないことを保証する、確率の総和が常に1（保存）であるという性質です。
ユニタリティ（unitarity）とは、量子力学・量子場理論において、時間発展を記述する演算子がユニタリ行列であるという性質のことです。平たく言えば、「物理系のすべての確率を足し合わせると常に1になり、情報が失われない」という原理です。
量子力学では、粒子の状態は「波動関数」または「状態ベクトル」で表されます。時間とともに状態が変化する過程（時間発展）は、ユニタリ演算子と呼ばれる数学的な変換で記述されます。ユニタリ演算子の特徴として、変換の前後で確率の総和が変わらない（規格化が保たれる）ことが挙げられます。
ユニタリティは量子力学の根本的な要請の一つであり、以下のような意義を持ちます。
- 情報の保存：過去の状態は原理的に計算で復元できる
- 確率の整合性：測定結果の確率の和が必ず1になる
- CPT対称性など素粒子物理学の基本法則との整合
ブラックホール物理学では、ブラックホールに落ち込んだ情報が蒸発時に失われるかどうかという「情報パラドックス」の文脈でユニタリティが議論され、現代物理学の大きなテーマとなっています。
使い方・例文
素粒子の散乱実験を計算するとき、すべての起こりうる結果の確率を足し合わせると1になること（ユニタリティの条件）を確認することで、理論の整合性が検証されます。
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