【衝撃】量子もつれ3Dモデルで完全解説|世界は量子もつれで作られているのか?
Takumi
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【衝撃】量子もつれ3Dモデルで完全解説|世界は量子もつれで作られているのか?
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Takumi
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■目次
0:00 量子もつれを3Dで完全解説
1:23 量子もつれとは何か
2:01 1935年、アインシュタインの批判
8:20 1935年、シュレディンガーが名付けた「もつれ」
12:43 1964年、ベルの不等式
18:53 1972年、クラウザーの実験
22:48 1982年、アスペの実験
27:07 1998年から、ツァイリンガーと抜け穴の封鎖
32:18 それでも、合図は送れない
34:36 使い道① 状態を運ぶ、量子テレポーテーション
39:27 使い道② エネルギーを運ぶ、QET
45:40 もつれが、空間を作っているのか
52:44 答えは、問いとセットで意味を持つ
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■今回の内容
どれほど遠く離れていても、測った結果がそろう2つの粒子。アインシュタインが「不気味な遠隔作用」と呼んで疑ったこの量子もつれは、2022年、実験で確かめた研究者たちにノーベル物理学賞が贈られるまでになりました。
この動画では、1935年のEPR論文とシュレディンガーの命名から始めて、ベルの不等式、クラウザー、アスペ、ツァイリンガーへと続く90年の実験の歴史を、装置の中まで3Dモデルで見ていきます。なぜ「答えの表」では説明できない相関が出るのか、実験に残った抜け穴をどうやって1つずつ閉じていったのかを、順番にたどります。
そのうえで、答えはそろうのに合図は送れないという量子もつれの性質と、その使い道として、状態を運ぶ量子テレポーテーション、エネルギーを運ぶ量子エネルギーテレポーテーション(QET)を紹介します。最後に、タイトルの問いに戻ります。一部の理論模型では、もつれの量と空間の面積やつながりとの間に具体的な対応が見つかっていますが、私たちの宇宙の空間がもつれから生まれるかは、まだ分かっていません。
▼この動画でわかること
・EPR論文が置いた「実在性」と「局所性」という2つの前提
・シュレディンガーが「もつれ」と名付けた理由と、猫の思考実験
・ベルの不等式とCHSH不等式で、哲学の論争が数字で確かめられる問いになった理由
・クラウザー、アスペ、ツァイリンガーの実験と、抜け穴を閉じていく歴史
・量子もつれを使っても光より速く合図は送れない理由
・量子テレポーテーションと量子エネルギーテレポーテーション(QET)の仕組み
・笠・高柳公式など、もつれと空間の形を結ぶ研究の現在地
▼主な参考情報
・Einstein, Podolsky & Rosen, Physical Review 47, 777 (1935)
・Schrödinger, Naturwissenschaften 23 (1935)/Proc. Cambridge Phil. Soc. 31, 555 (1935)
・Bohm, Physical Review 85, 166 (1952)
・Bell, Physics 1, 195 (1964)
・Clauser, Horne, Shimony & Holt, Physical Review Letters 23, 880 (1969)
・Freedman & Clauser, Physical Review Letters 28, 938 (1972)
・Aspect, Dalibard & Roger, Physical Review Letters 49, 1804 (1982)
・Weihs et al., Physical Review Letters 81, 5039 (1998)
・Hensen et al., Nature 526, 682 (2015)/Giustina et al., PRL 115, 250401 (2015)/Shalm et al., PRL 115, 250402 (2015)
・Rauch et al., Physical Review Letters 121, 080403 (2018)
・Bennett et al., Physical Review Letters 70, 1895 (1993)/Bouwmeester et al., Nature 390, 575 (1997)
・Ma et al., Nature 489, 269 (2012)/Ren et al., Nature 549, 70 (2017)
・Hotta, Physics Letters A 372, 5671 (2008)(量子エネルギーテレポーテーション)
・Rodríguez-Briones et al., PRL 130, 110801 (2023)/Ikeda, Physical Review Applied 20, 024051 (2023)
・Ryu & Takayanagi, Physical Review Letters 96, 181602 (2006)
・Van Raamsdonk, General Relativity and Gravitation 42, 2323 (2010)
・Lin, Marcolli, Ooguri & Stoica, Physical Review Letters 114, 221601 (2015)
※確度について。離れた2つの粒子の測定結果の相関が、答えを最初から決めておく仕組み(局所的な隠れた変数)では説明できないことは、抜け穴を閉じた実験で確かめられています。一方で、もつれが空間を作っているという考えは、一部の理論模型の中で成り立つ対応であり、私たちの宇宙で確かめられたものではありません。動画の後半の「答えは問いとセットで意味を持つ」の話は、物理の結論ではなく、僕がコーチとして考えていることです。
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