物理学における量子もつれ

2つの粒子が絡み合ったときの意味

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量子もつれは、その中心原理の 1 つです。 量子物理学 、それはまた非常に誤解されていますが。簡単に言えば、量子エンタングルメントとは、1 つの粒子の量子状態の測定によって、他の粒子の可能な量子状態が決定されるような方法で、複数の粒子が結合していることを意味します。この接続は、空間内の粒子の位置に依存しません。絡み合った粒子を数十億マイル離れたとしても、1 つの粒子を変更すると、もう 1 つの粒子に変化が生じます。量子エンタングルメントは瞬時に情報を伝達するように見えますが、実際には空間を「移動」しないため、古典的な光の速度に違反しているわけではありません。

古典的な量子もつれの例

量子もつれの古典的な例は、 EPRのパラドックス .このケースの単純化されたバージョンで、2 つの新しい粒子、粒子 A と粒子 B に崩壊する量子スピン 0 を持つ粒子を考えます。粒子 A と粒子 B は反対方向に向かいます。ただし、元の粒子の量子スピンは 0 でした。新しい粒子はそれぞれ 1/2 の量子スピンを持っていますが、合計すると 0 になるため、1 つは +1/2、もう 1 つは -1/2 です。

この関係は、2 つの粒子が絡み合っていることを意味します。粒子 A のスピンを測定すると、その測定値は、粒子 B のスピンを測定するときに得られる可能性のある結果に影響を与えます。これは単なる興味深い理論的予測ではなく、次のテストを通じて実験的に検証されています。 ベルの定理 .

覚えておくべき重要なことの 1 つは、量子物理学では、粒子の量子状態に関する最初の不確実性は、知識の欠如だけではないということです。量子論の基本的な性質は、測定の前に、粒子は実際に 持っていません 明確な状態ですが、すべての可能な状態の重ね合わせにあります。これは、古典的な量子物理学の思考実験によって最もよくモデル化されています。 シュレディンガーの猫 、量子力学のアプローチにより、観察されていない猫が同時に生きていると同時に死んでいる.

宇宙の波動関数

物事を解釈する 1 つの方法は、宇宙全体を 1 つの単一の波動関数と見なすことです。この表現では、この「宇宙の波動関数」には、すべての粒子の量子状態を定義する項が含まれます。このアプローチこそが、「すべてはつながっている」という主張への扉を開いたままにしているのです。 の物理エラー 秘密 .

この解釈は、宇宙のすべての粒子の量子状態が他のすべての粒子の波動関数に影響を与えることを意味しますが、それは数学的な方法でのみ行われます。ある場所で別の場所に現れる効果を発見できるような実験は、原理的にさえありません。

量子もつれの実用化

量子エンタングルメントは奇妙な SF のように思えますが、この概念の実用的なアプリケーションは既に存在します。深宇宙通信と暗号化に使用されています。たとえば、NASA の Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer (LADEE) は、量子エンタングルメントを使用して、宇宙船と地上の受信機の間で情報をアップロードおよびダウンロードする方法を実証しました。

によって編集アン・マリー・ヘルメンスタイン博士