量子テレポーテーションを応用「物質を瞬間移動させる技術」

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量子テレポーテーションを応用「物質を瞬間移動させる技術」

ロチェスター大学が発表した研究結果は、量子テレポーテーションを利用した技術で、電子、光子はおろかすべての物質がテレポーテーションさせる可能性を持っています。実用化されれば、距離と言う概念が人間から消えてしまう可能性すらあります。

“Beam me up” is one of the most famous catchphrases from the Star Trek series. It is the command issued when a character wishes to teleport from a remote location back to the Starship Enterprise.While human teleportation exists only in science fiction, teleportation is possible in the subatomic world of quantum mechanics—albeit not in the way typically depicted on TV. In the quantum world, teleportation involves the transportation of information, rather than the transportation of matter.

参照元:https://www.rochester.edu/newscenter/quantum-teleportation-to-improve-quantum-computing-441352/

瞬間移動やテレポーテーションは、様々な映画・漫画・小説、コンテンツというコンテンツに組み込まれ、ライト兄弟が見た「自由に空を飛びたい」という夢のように、人間にとっての憧れのように語られてきました。

ライト兄弟もその夢を「何をバカなことを・・・」と揶揄されながらも、生業にしていた自転車屋さんの作業の合間を縫って、飛行機の研究をしていたと言われています。

「テレポーテーション?瞬間移動?何をバカなこと・・・」、ロチェスター大学はその途方もない夢を現実の世界に表現させようとし、その足掛かりとなる実験成果を発表しました。

ロチェスター大学の研究者たちは、遠方の電子間に量子力学的相互作用を生み出す新しい方法を模索しています。

この研究は、量子コンピューティングにおける重要な進歩を示しています。現在、ロチェスター大学とパデュー大学の新しい研究によると、電子間のテレポーテーションも可能かもしれません。

「ビームミーアップ」は、スタートレックシリーズの最も有名なキャッチフレーズの1つです。

これは、キャラクターが遠隔地からスターシップエンタープライズにテレポートしたいときに発行されるコマンドです。

人間のテレポーテーションは空想科学小説にのみ存在しますが、テレポーテーションは量子力学の素粒子の世界で可能です。

テレビで通常描かれている方法ではありませんが、量子の世界では、テレポーテーションは物質の輸送ではなく、情報の輸送を伴います。

科学者たちは、光子が物理的にリンクされていなくても、コンピューターチップ上の光子間で情報が受け渡される可能性があることを確認しました。

量子テレポーテーションは、アルベルトアインシュタインが有名に「遠隔作用」と呼んだもののデモンストレーションです、それは量子もつれとしても知られています。

量子物理学の概念の基本の1つであるエンタングルメント(量子もつれ)では、粒子が大きな距離で離れている場合でも、ある粒子の特性が別の粒子の特性に影響を与えます。

量子テレポーテーションは、2つの離れた絡み合った粒子を含み、3番目の粒子の状態がその状態を2つの絡み合った粒子に即座に「テレポート」します。

量子テレポーテーションは、量子コンピューティングで情報を送信するための重要な手段です。

典型的なコンピューターはビットと呼ばれる数十億のトランジスターで構成されていますが、量子コンピューターは情報を量子ビットまたはキュービットでエンコードします。

ビットには単一のバイナリ値があり、「0」または「1」のいずれかですが、キュービットは同時に「0」と「1」の両方にすることができます。

個々の量子ビットが同時に複数の状態を占める能力は、量子コンピューターの大きな潜在力の根底にあります。

科学者たちは最近、電磁光子を使用して遠隔で絡み合ったキュービットのペアを作成することにより、量子テレポーテーションを実証しました。

個々の電子から作られた量子ビットは、半導体で情報を伝達するためにも有望です。

ニコル氏は言います。

「個々の電子は互いに非常に簡単に相互作用するため、有望なキュービットであり、半導体内の個々の電子キュービットもスケーラブルです。電子間の長距離相互作用を確実に作り出すことは、量子コンピューティングにとって不可欠です。」

テレポーテーションに必要な、長距離にまたがる絡み合った電子キュービットのペアを作成することは困難であることが証明されています。

光子は自然に長距離を伝播しますが、電子は通常1か所に閉じ込められます。

電子を使用した量子テレポーテーションを実証するために、研究者たちはハイゼンベルク交換結合の原理に基づいて最近開発された技術を利用しました。

個々の電子は、北極と南極が上向きまたは下向きの棒磁石のようなものです。極の方向(たとえば、北極が上を向いているか下を向いているか)は、電子の磁気モーメントまたは量子スピン状態として知られています。

特定の種類の粒子が同じ磁気モーメントを持っている場合、それらは同時に同じ場所にあることはできません。

つまり、同じ量子状態にある2つの電子が互いに重なり合うことはできません。

研究者たちはこの技術を使用して、絡み合った電子対を分配し、それらのスピン状態をテレポートしました。

ニコル氏は言います。

「粒子が相互作用しないにもかかわらず、2つの電子間にエンタングルメントを作成する”エンタングルメントスワッピング”と、テレポーテーションを使用した量子コンピューティングに役立つ可能性のある手法である”量子ゲートテレポーテーション”の証拠を提供します。これは、光子なしでもできることを示しています。」

この結果は、光子だけでなくすべての物質のスピン状態を含む量子テレポーテーションに関する将来の研究への道を開き、キュービット半導体における個々の電子の驚くほど有用な能力のより多くの証拠を提供します。

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