量子のもつれというのは!?

量子のもつれ

量子というのは、私たちが日頃、見ているものとは全く違う、常識においては信じられない性質を持っているのです。

これに伴い、専門家の中で量子の性質についての議論は絶えることなく、一見、非科学的だとも思うような説を展開する専門家もいるのです。

そのように私たちの想像を絶する性質の一つに「量子のもつれ」というのがあるのです。

この量子のもつれというのは、研究が進むと多種多様なものに応用できると言われています。

本日は量子の奇妙な性質の一つ、量子のもつれというのを紹介させて頂きます。
 

量子のもつれというのは?

 
量子は、ミクロの世界の物質のことです。

その中においても、代表となるというのは電子になります。

量子とされる電子については、であってである、というような2面性を持ち合わせています。

電子においては動きが伴い、この動きをスピンと言います。

スピンといった、名前からもおわかりいただけると思いますが、電子というのは「回転」をしているのですが、1分間に何回転しているなどといった、私達が考えるようなバロメーターでは測る事ができないのです。

「どういった事?」と感じた人もいらっしゃることでしょう。

量子のスピンにおいては、量子力学とされる私達の常識から外れた力学が働いているのです。

更にこのスピンというのは右回転、左回転がいずれも行っているというのです。

「ちょっぴり意味不明ですよね。」

ですが量子の世界においては、このような常識ではあり得ない事が起こるのです。

この量子がいずれも2つの状態を持ち合わせているという事を、「重ね合わせ状態」と言うのです。

こういう重ね合わせ状態の電子が、何かの引き金になり「右回転のもの」と「左回転のもの」に分かれてしまい、それぞれ異なる場所に飛んで行ったとしましょう。

元々は一つであった2つの電子というのは、どれだけ離れていたとしても..「元々自分たちは一つだった」とされる情報をなくなる事はありません。

それから仮に、誰かが電子の片割れを探し出し、それが右回りだとわかれば、ペアの電子というのは左回りであるということがすぐに分かることになります。

この「すぐに分かる」ペアの量子の状態を、「量子のもつれ」と言うのです。
 

量子テレポーテーションというのは?

 
この量子のもつれが関わり、現在のところ、研究が進められているというものに..「量子テレポーテーション」というのが存在します。

それではこの、量子テレポーテーションというのはどんなものでしょうか?

テレポーテーションなどと言うと、少しSFっぽく、感じてしまいますが、特にSFのことではありません。

量子テレポーテーションにおいては、量子のもつれが関係しているのです。

量子の情報伝達の状態が瞬間移動っぽく見えることもあって..量子テレポーテーションと言われています。

具体的に言うと、離れた場所にいるAさんとBさんがいたとします。

2人は一つずつ、量子のもつれ状態の電子の片割れを、箱に入れて持っていたとします。

それからAさんがBさんに伝えたい情報を、電子が入った箱に入れたとします。

そうするとAさんの電子については、情報によって変化します。

Bさんの持っている電子については、Aさんの電子量子のもつれ状態にありますから、Aさんの電子の変化により同じく変化するのです。

ですがBさんについては、自分の電子に、どのような変化が生じたのかまでは分かりません。

ですがAさんからの「私の電子はこのように変化をした」といった報告を受けると、自分の手元の電子の情報を確定させる事ができるのです。

これが量子テレポーテーションになります。

これは現実的に、東京大学の古澤明教授らの研究グループによって、実験が成功しています。

分かりやすく言うと、一つの粒に7、もう片方に+3といった情報をのせ、量子もつれを起こさせます。

そうすると、すかさず、10といった答えが得られたということです。

この性質使うと、色々な事に活用できるそうです。
 

量子のテレポーテーションを使うとどのような事ができるの?

 
現在では、量子のテレポーテーションによる、量子コンピューターの開発が進められています。

この量子コンピューターが結果として目指す事は、「演算開始前回答機能」と言われるものです。

少し想像できないかもしれないですね。

これというのは、演算処理しようと考えたその瞬間に、答えが出てくるというものになります。

量子のテレポーテーションを使用することで、このような夢のような事もできると考えられているのです。

それからあと少し現実的なものとしては、セキュリティの強化に効果的であると期待されているのです。

さっきのAさんとBさんの話に戻しますが、Aさんが送ろうとされていた情報に、ちょっとでも違う情報が入り込むと、もつれている量子の状態も変化してしまいます。

この変化を確認することで、コンピューターのエラーや情報漏洩に歯止めをかける事も可能だと考えられています。

量子の世界というのは、まだまだ理解できないことでいっぱいになります。

ですが研究が進んでいくと、宇宙の謎の解明や、コンピューターばかりか、広い範囲に亘る技術の進歩に寄与すると言われています。

更に量子については「もしかしたら相対性理論を脅かす可能性がある。」などというような事も言われています。

そういう謎がいっぱい、常識の通じない量子の世界・・・注目ですよね!