量子もつれ:»不気味な長距離効果«-簡単に説明
エンタングルメントは量子物理現象です。 この実用的なヒントでは、量子エンタングルメントとは何か、それについて何が特別なのかを説明します。
量子もつれ:「不気味な長距離効果」?
量子エンタングルメントは、空間的に分離された2つの粒子がそれらの特性に関する情報を瞬時に(つまり、遅延なく)交換できる現象です。 これは、古典物理学のすべての法則と矛盾しています。 アインシュタインでさえ、光の速度よりも速く情報を伝達できなければならないので、この「幽霊のような長距離効果」を彼の生涯を通して拒否しました。
- エンタングルメントを理解するには、重ね合わせの原理が必要です。 その後、測定が行われるまで、粒子はすべての可能な状態にあります。 まだ測定が行われていない粒子は、考えられるすべての状態が重なり合った状態にあります。 たとえば、電子のスピンは測定前に固定されていません(Stern-Gerlach実験)。 電子がスクリーンに衝突したときのみ、電子はスピンを「上」または「下」にします(方向量子化)。 測定により重ね合わせが解決され、粒子は考えられる状態の1つになります。 重ね合わせは、ダブルスリットの実験に基づいて理解するのも簡単です。 ダブルスリットに影響を与えることなく、個々の粒子が画面上の特定のポイントに衝突し、画面上の分布が確率関数に従う場合でも、画面上の典型的な干渉パターンが生じます。 この確率パターンは、ギャップの1つを測定することにより破壊されます。 粒子は測定によってのみ強制的に状態になります。
- 重ね合わせの原理により、放出された粒子は測定されるまで不明瞭な状態のままです。 エンタングルメント実験では、2つの電子が同時に生成されます。 スピンは2つの異なるデバイスで測定されます。 電子はそれぞれ反対のスピンを持っていることがわかります。 これは驚くべきことです。重ね合わせの原理によれば、状態は測定までまだ決定されていなかったからです。 反対のスピンを持つ電子は、それらが形成されたときにすでに存在していたとは言えません。 測定によってのみ、1つの粒子が1つの状態を決定し、同時に他の粒子が別の状態を決定します。 互いの空間距離にもかかわらず、2つの電子は、測定前に重ね合わせ状態にあるシステムとして理解されます。 絡み合った「双子光子」と他の粒子を使用して、同等の実験を実行することもできます。
- 絡み合った粒子を測定すると、すぐに他の粒子の状態が決まります。 アインシュタインが要求する最大で光速での情報伝達は、個々の別個のオブジェクトにのみ適用されます。
- これまで、エンタングルメント現象は粒子レベルでのみ観察されてきました。 情報の瞬間的な転送は、私たちの世界にもマクロコスムにも存在しますか? エンタングルメントに非常に懐疑的なアルバート・アインシュタインは、相対論の一般理論で時空湾曲をすでに説明しており、最初はワームホールの存在の可能性を約束していた。 質量のない構造として時空の幾何学のみに起因するワームホールでさえ、2つの離れた場所が互いにリンクされて、空間と時間が1つの点に融合します。 このワームホールを通過する物質と情報は、ある場所から別の場所に遅滞なく到達します。
- 情報の瞬間的な交換は、私たちの高度に技術的な日常生活において非常に実際的な利益をもたらすでしょう。 いわゆる量子コンピューターは、エンタングルメントの原理を取り入れるべきです。 情報がコンピューター上で操作されると、受信者のコンピューター上で遅延なくすぐに利用可能になります。