量子テレポーテーション実験がCW Ti:Sレーザに突きつける高度な要求
Mスクエアレーザー社（M Squared Laser Ltd.）は、東京大学教授の要望に応え低ノイズTi:Sレーザを改良し、新たな極限に到達。
テレポーテーションという言葉を家族や友人に話すと、会話はある場所から消えて別の場所で再度現れるというようなサイエンスフィクションの再現となる可能性がある。とは言え、現在の研究は量子情報をある場所から別の場所に光の状態の形式で転送することに関係している。これは卓越した実験技術を必要とする画期的な科学であり、あらゆるコンポーネントに、特に量子状態を生成するレーザ光源に、重要な要求を突きつけている。先駆者の1人は日本の研究者、東京大学の古澤明教授である。同教授は新しいテレポーテーション技術を実施した。この技術は、テレポートされた量子状態の破壊を含め、従来技術の欠点の多くを解決するものである。こうした前進により、量子コンピューティングなどの実用的なアプリケーションの実現可能性が強まる。実験の核心で高安定のCW Ti:Sレーザが必要になることから、古澤教授はスコットランドのMスクエアレーザー社のSolsTiSを検討することになった。同社は、古澤教授のような最先端の研究者からの要求を知ることで、科学界の要求に応えて、クラス最先端の製品に仕上げるために必要な洞察力が得られる。
シュレディンガーの猫
原子であろうとフォトンであろうと、個々の微細粒子を制御し検知する能力によって人は量子の世界にアクセスできる。この領域では、われわれが感じているような古典的な自然法則はもはや維持されない。正確に言うと、われわれが観察することを理解し記述するためには量子力学の法則を用いなければならない。この2つの世界が衝突することはほとんどない。よく知られているように、シュレディンガーは、同時に生きており死んでいる猫について思考実験を行い、世界の量子力学的記述を巨視的対象に適用することの不合理性を指摘した。しかし、1世紀の実験と検証を経て、量子力学はまだミクロ世界の正
しい記述であるように思われており、量子力学が生み出す奇妙な結果を見てわれわれは驚嘆するしかない。量子状態をある場所から別の場所に転送する量子テレポーテーションは、そのような現象の1つである。これは、東京大学の研究者が、Mスクエアレーザー社のSolsTiSを用いて実際に行った。多くの分野と同様に、量子力学は独自の言語を持っているので、話を進める前に、先ずは量子世界の記述に使用される概念と専門用語の一部を簡単に見ておこう。
光の速度よりも速いのか？
量子力学の現在の研究の多くは、量子情報に関する発表となっている。情報が量子系の物理的状態内に、例えば電子のスピンやフォトンの偏光に含まれており、そのような系の間で転送できるという考えだ。量子情報の構成要素は、量子ビット（キュビット）と名付けられている、これは情報の個々の単位が0か1となるコンピュータ計算に使用されるビットと同様である。1キュビットも、明確に区別できる2つの状態を持つが、古典的なビットとは異なり、キュビットは系の計測が行われるまではこれらの状態の重ね合わせで存在する。重ね合わせの原理は、量子力学で得られる反直観的結果の核心にある。つまり、重ね合わせ状態では、物理的な系内部に含まれる情報は、同時に0と1の状態の両方である。
2つのキュビットを扱うとき、その複合状態を考えることができる。これは単なる個別状態の結果であるが、個々の状態に分解できない状態も形成可能である。この場合、2つのキュビットが関連づけられ、エンタングルされたと言われる。この種の関連づけは、エンタングルメントとして知られるものであり、古典的世界に対応するものはない。これが「量子力学の特性である」と言ったのはシュレディンガーだった。エンタングル状態は、1つのキュビットでスピンの計測が行われると、ただちに第2の状態が決まるという性質がある。これは、2つの状態間の距離が、光速で信号を伝送できる最大距離よりも離れていても言えることである。アインシュタインが嫌悪し、アインシュタイン、ポドルスキ、ローゼン、つまりEPRパラドクスと言われているのは、離れた量子系に対する計測を行うことによる、この瞬間的変化である。
量子テレポーテーション
すでに述べたように、この場合のテレポーテーションは、確かに奇妙ではあるが、サイエンスフィクションからは幾分かけ離れている。ここで問題にしているテレポーテーションの場合、転送されるのは物質ではなく情報である。これは、離れた場所にファクシミリを生成して、元の場所ではオリジナルが消去されるというようにテレポーテーションを考えるのが、恐らく適切であろう。
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出典元
https://ex-press.jp/wp-content/uploads/2014/10/fea4-_LFWJ201409-8.pdf