コンテンツ
- テレポーテーションのルーツ：量子物理学と力学
- 基本ルール：ハイゼンベルグの不確実性の原理
- 遠くでの不気味なアクションとシュレディンガー猫
- 量子テレポーテーションとサイエンスフィクション
- テレポーテーションの未来
テレポーテーションとは、ある場所から別の場所に物質やエネルギーを移動することで、従来の物理的な意味で距離を超えることはありません。 「スタートレック」TVシリーズおよび映画のキャプテンジェームズT.カークが、1967年にスターシップエンタープライズエンジニアのモンゴメリー「スコッティ」スコットに最初に「私をビームアップ」するように言ったとき、俳優は1993年までにIBM科学者チャールズHをほとんど知りませんでした。ベネットと同僚は、テレポーテーションの現実の可能性を示唆する科学理論を提案するでしょう。
1998年までに、カリフォルニア工科大学の物理学者が実験室のある場所から別の場所へ光の粒子を物理的に交差させずに量子テレポートすると、テレポーテーションが現実のものとなりました。サイエンスフィクションとサイエンスファクトにはいくつかの類似点が存在しますが、現実世界のテレポーテーションはその架空のルーツとは大きく異なります。
テレポーテーションのルーツ：量子物理学と力学
1998年にその最初のテレポーテーションにつながった科学の分野は、量子力学の父であるドイツの物理学者Max Planckにそのルーツがあります。 1900年と1905年の熱力学の研究により、彼は「量子」と呼ばれる明確なエネルギーのパケットを発見しました。プランク定数として現在知られている彼の理論では、彼は、素原子レベルでの量子が粒子と波の両方としてどのように機能するかを記述する式を開発しました。
巨視的レベルでの量子力学の多くの規則と原理は、これらの2つのタイプの発生を説明します。波と粒子の二重の存在です。ローカライズされた体験である粒子は、動きで質量とエネルギーの両方を伝えます。局在化されていないイベントを表す波は、電磁スペクトルの光波などの時空に広がり、エネルギーを運びますが、動きながら質量を運びません。たとえば、ビリヤード台のボール（触ることができるオブジェクト）は粒子のように振る舞い、池の波紋は波のように振る舞い、「水の正味の輸送がないため、質量の正味の輸送がない」とStephen Jenkinsは書いています。英国エクセター大学の物理学教授
基本ルール：ハイゼンベルグの不確実性の原理
1927年にWerner Heisenbergによって開発された宇宙の基本的なルールの1つは、現在ハイゼンベルグの不確定性原理として知られていますが、個々の粒子の正確な位置と推力を知ることに関連する本質的な疑念が存在することです。推力などの粒子属性の1つを測定できるほど、粒子の位置に関する情報が不明確になります。言い換えれば、原理では、粒子の両方の状態を同時に知ることはできず、一度に多くの粒子の複数の状態を知ることはできません。ハイゼンベルグの不確実性の原理は、それ自体でテレポーテーションのアイデアを不可能にします。しかし、これは量子力学が奇妙になる場所であり、物理学者のアーウィン・シュレーディンガーによる量子もつれの研究によるものです。
遠くでの不気味なアクションとシュレディンガー猫
最も簡単な用語で要約すると、量子エンタングルメントは、アインシュタインが「離れた場所での不気味な動作」と呼び、本質的には、1つの絡み合った粒子の測定は、2つの粒子間に大きな距離があっても2番目の絡み合った粒子の測定に影響すると言います。
シュレーディンガーは1935年にこの現象を「古典的な思考の線からの逸脱」と表現し、2部構成の論文で発表しました。この論文では、理論を「Verschränkung」またはエンタングルメントと呼びました。その論文では、彼は彼の逆説的な猫についても話しました-観察により猫の状態が死または生きている状態に崩壊するまで同時に生きていたと死んだ-シュレーディンガーは、2つの別々の量子系が絡み合ったり量子的になったりすると過去の出会いのためにリンクされているため、2つのシステム間の空間距離に関係なく、他のシステムの特性が含まれていない場合、1つの量子システムまたは状態の特徴の説明は不可能です。
量子エンタングルメントは、科学者が今日行う量子テレポーテーション実験の基礎を形成します。
量子テレポーテーションとサイエンスフィクション
今日の科学者によるテレポーテーションは、量子エンタングルメントに依存しているため、1つの粒子に起こったことが他の粒子に瞬時に起こります。 SFとは異なり、オリジナルを破壊せずにオリジナルのオブジェクトまたは人物の正確な量子コピーを作成することは現在不可能であるため、オブジェクトまたは人物を物理的にスキャンして別の場所に送信する必要はありません。
代わりに、量子テレポーテーションは、量子状態（情報など）を1つの原子からかなりの差を越えて別の原子に移動することを表します。ミシガン大学とメリーランド大学の共同量子研究所の科学チームは、2009年にこの特定の実験を無事に完了したと報告しました。彼らの実験では、1つの原子からの情報が1メートル離れた別の原子に移動しました。科学者は、実験中に各原子を別々の囲いに入れました。
テレポーテーションの未来
人や物を地球から宇宙の遠く離れた場所に輸送するという考えは今のところサイエンスフィクションの領域にありますが、ある原子から別の原子へのデータの量子テレポーテーションは、コンピューター、サイバーセキュリティなどの複数の分野での応用の可能性を秘めています、インターネットなど。
基本的に、ある場所から別の場所へデータを送信することに依存しているシステムでは、人々が想像できるよりもはるかに速くデータ送信が行われます。量子テレポーテーションの結果、重ね合わせのためにデータが1つの場所から別の場所に時間経過なしで移動する場合–データが移動して、測定が状態を0または1に崩壊させるまでコンピューターバイナリシステムの0と1の両方の二重状態にある-データが移動する光の速度よりも速い。これが起こると、コンピューター技術はまったく新しい革命を迎えます。