テレポーテーションは可能でしょうか？
野球ボールが 電波のようなものに変化して
ビルを通り抜け
角で跳ね返り
野球ボールに戻ることはできるのでしょうか
奇妙なことに 量子力学によれば その答は なんと「はい」になるでしょう
ある意味においてですが
仕掛けはこうです
ボールそのものは無線では送れなくても
ボールに関する全ての情報を 送ることはできことでしょう
量子力学では 原子と電子は
個々の属性の集まりだとみなせます
例えば 位置や
運動量や
スピンのような属性です
これらの値によって １つの粒子ができあがります
つまり １つの量子状態を決められます
もし ２つの電子が同じ量子状態にあるなら
その２つは区別がつきません
まさに １個のボールというものは それを構成する数多くの原子の
全体としての量子状態で定められます
この量子状態の情報をボストンで読み込んで
世界中に送れるならば
バンガロールで 同じ種類の原子に
これらの情報を刷り込んで
注意深く組み立てれば
全く同じボールを作ることが できることでしょう
しかし 問題があります
量子状態は計測が難しいのです
量子物理学の不確定性理論は
粒子の位置と運動量を
同時に測ることが できないことを意味しています
電子の位置を測る もっとも単純な方法は
光の粒子 つまり光子を 電子で散乱させ
顕微鏡で集光するというものです
しかし 散乱は電子の運動量を 予測不可能な仕方で変化させてしまいます
観測前の運動量に関する いかなる情報も失われます
ある意味 量子情報は壊れやすいのです
情報を計測すると それを変えてしまいます
壊さないと完全に計測できないものを
どうすれば 転送できるのでしょうか
その答えは 「量子もつれ」という 奇妙な現象にあります
「もつれ」は量子物理学の 草創期からある古い謎で
まだ完全には解明されていません
２個の電子のスピンがもつれて
離れた場所でも互いに影響しあいます
初めの１個の電子のスピンを計測すると
瞬時にもう１個の電子の スピンの計測結果が決まります
これは ２個の電子が１マイル あるいは １光年離れていても同じです
１個目の電子の量子状態を
１量子ビットのデータと言いますが
これが 間にある空間を伝わらずに ２個目の電子の量子状態を瞬時に決めます
アインシュタインと共同研究者たちは この奇妙な情報のやりとりを
「不気味な遠隔作用」と呼びました
２個の粒子間のもつれによって
１量子ビットの情報が その間を 一瞬のうちに移動するように見えますが
ここには落とし穴があります
この相互作用は初めは局所的に 起こらなくてはなりません
互いに接近した２個の電子を もつれさせてから
一方を新たな地点に 運ばなくてはなりません
「量子もつれ」それ自体は テレポーテーションではありません
テレポートを完成するには
受信側で量子ビットの再現を助ける デジタル情報が必要です
１個目の粒子を計測すると ２ビットのデータを得られます
このデジタルデータは 光速を上限とする古典的な通信手段―
電波やマイクロ波 あるいは光ファイバーなどで送られます
このデジタル情報を得るために 粒子を計測すると
その粒子の量子情報は破壊されます
つまり ボールをバンガロールへ転送すると
ボストンでは 消えてなくなってしまいます
不確定性原理のおかげで
テレポーテーションによって ボールに関する情報が２都市間を移動しますが
同じものが複数存在することはありません
原理的には 物体を 人間さえ テレポートできるはずですが
今のところ 大きな物体を構成する―
１兆の１兆倍以上の原子の 量子状態を計測し
別の場所で再構成するのは 出来そうにありません
この作業の複雑さと 必要とするエネルギーは天文学的です
今のところ １個の電子や原子は 確実にテレポートできます
これにより 将来の量子コンピュータで使える
解読が絶対に不可能な暗号を 作れるようになるでしょう
量子テレポーテーションの 哲学的な意味は難解です
テレポートの対象は 実体がある物質のように
実際に空間を移動する訳ではありません
また 実体のない情報のように 空間を伝わる訳でもありません
どちらもあまり関係ないようです
量子物理学によって 宇宙に存在する全ての物質が
壊れやすい情報の集まりだとする 奇妙で新しい見方を手に入れました
量子テレポーテーションで このもろい情報に 影響を及ぼす新しい方法を見つけました
忘れないでください 決してできないとは決して言わないことを
わずか100年と少しの間に
人類は 原子のスケールでの
電子のふるまいを 新たに理解することに始まり
部屋の中で電子を確実に テレポートできるまでに至りました
量子テレポーテーションを 技術的に使いこなすことも
１千年または１万年のうちに できるのでしょうか？
時間と空間だけが その答えを知っています