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2011年5月18日 (水)

東大、シュレーディンガー猫状態光パルスの量子テレポーテーションに成功

東大、シュレーディンガー猫状態
光パルスの量子テレポーテーションに成功

2011/04/16 マイコミジャーナル

詳細は、リンクを参照して下さい。

ちょっと古くなってしまいましたが、
ずっと気になっていたものなので
紹介しておきます。

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 東京大学は、同大大学院工学系研究科
物理工学専攻の古澤明教授らの研究グループ
が、量子力学の2大パラドックスである、
シュレーディンガーの猫と
アインシュタイン・ポドロスキー・ローゼン
(EPR)のパラドックスをテーブルトップで
同時に実現し、それらを組み合わせて
シュレーディンガー猫状態光パルスの
量子テレポーテーションに成功したことを
発表した。

 同成果は米国の科学誌「Science」
(4月15日号)に掲載された。

 量子力学においてシュレーディンガー
の猫とEPRのパラドックスは最も有名な
パラドクスに位置している。

 シュレーディンガーの猫は、人間が直接
見ることのできる巨視的なもの
(=猫が重ね合わせの状態になるのか)、
というパラドックス。

 一方のEPRのパラドックスは、量子もつれ
状態にある2つの量子対は、空間的に離れて
いても片方の測定の影響がもう片方に及ぶ
のか、というもの。

 量子力学では1つの量子で1つの物理量
のみ正確に決めることができ、2つの量子
では2つの物理量を正確に決めることが
できる。2つの量子が量子もつれ状態にある
ということは、2つの量子にまたがった
物理量(例えば2つの量子の位置の差)が2つ
決まっている状況であり、それは量子力学
に反することはないが、片方の測定の影響
がもう片方に及ぶことになる。

 これらのパラドックスは20世紀初頭の
量子力学黎明期においては頭の中で行う
思考実験だったが、21世紀の現在の技術を
用いることで、テーブルトップで同時に
検証できるようになり、その具体的な形
として今回研究グループは、
シュレーディンガー猫状態光パルスの
量子テレポーテーションを成功させた。

 量子テレポーテーションは、量子もつれ
状態にある2つの量子を情報の送り手と
受け手で1つずつ持ち、送り手側で送りたい
状態にある量子と、量子もつれ状態にある
量子の片方を合わせて測定し(例えば2つの
量子の位置の差)、その測定の影響が受け手
にあるもう片方に及ぶことを用いて、
送りたい状態を受け手側に出現させる
量子操作。

 量子テレポーテーションは、量子操作
としては恒等変換(1を掛ける)に相当し、
これを改造する(プログラムする)ことで、
種々の計算を行える量子コンピューターが
可能となる。

 シュレーディンガーの猫は、生きた猫と
死んだ猫の重ね合わせの状態であり、観測
すると生きた猫か死んだ猫のどちらかに
なるというもの。

 今回の実験では、これを位相が反転した
光の波動の重ね合わせとして実現した。

 また、量子テレポーテーションでは、
量子もつれ状態にある2つの光ビームを
生成し、片方への測定がもう片方へ及ぶ
ことを用いて、シュレーディンガーの猫
状態にある光パルスを伝送した。
 これは、重ね合わせの状態を保って伝送
に成功したことを意味しているという。

 ポイントは、シュレーディンガーの猫状態
はそれを直接測定すると生きた猫か死んだ猫
になってしまい、重ね合わせの性質が
失われてしまうが、量子テレポーテーション
では、送信者側の測定が間接測定になる
ため、重ね合わせの性質を失わずに送ること
ができる。

 つまり、量子テレポーテーションは、
測定により壊れてしまう重ね合わせ状態を
送れる唯一の方法であり、今回、これを
目に見える形で実現に成功したと
研究グループでは説明している。

 なお、同成果は、量子力学基礎の検証
という意味のみではなく、量子情報通信
や量子コンピュータの実現に向けた成果
であり、特に、超大容量光通信への重要な
一歩になると研究グループでは
コメントしている。
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難しいですね。でも、面白そう。

割合わかりやすく説明してある記事なので
なんとなくわかるような気がします。

テレポーテーションなんて言う言葉が出て
くるとなんだろうと興味をもってしまうん
です。

>なお、同成果は、量子力学基礎の検証
>という意味のみではなく、量子情報通信
>や量子コンピュータの実現に向けた成果
>であり、特に、超大容量光通信への重要
>な一歩になると研究グループでは
>コメントしている。
超大容量光通信への重要な
一歩だそうです。

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