【物理学】光子に続き、電子の量子テレポーテーションに成功

→電子のスピン状態をテレポーテーションすることに成功

→光子が無くても量子テレポーテーションが可能だと実証された

昨年、科学者たちは離れた光子同士がコンピュータチップ上で情報送信できることを確認しました。これは量子テレポーテーションとして知られている作用です。

そして現在の新しい研究によると、光子に続き、電子間の量子テレポーテーションも可能かもしれません。

米国ロンチェスター大学の物理学部のジョン・ニコル助教ら研究チームは、電子のペアを分散させ、それらのスピン状態をテレポートさせることに成功したのです。

これは量子コンピュータを改善するための重要なステップとなるでしょう。

■量子テレポーテーションとは

量子とは、物質を作る非常に小さな粒子のことです。

そして、この量子の中には、電流をつくる電子や光をつくる光子などの様々な種類があります。

さてこの量子たちは一般的に知られている物理現象とは異なった働きをします。

例えば、1つの光子を分裂させることで、2つで1セットの双子の光子を作り出せます。



この双子光子は離れていても「瞬時に情報が伝わる」という特性を有しており、この仕組みは量子テレポーテーションと呼ばれています。

量子テレポーテーションは実際の物質を瞬間移動させることはできませんが、情報を瞬間移動させることができるのです。

■量子コンピュータへの利用

この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。

従来のコンピュータはビットと呼ばれる「0か1」の最小単位情報で構成されています。

対して量子コンピュータは量子ビットを採用しており、同時に「0」と「1」の両方の情報を保持できます。

そのため、量子コンピュータは従来のコンピュータよりも強力な情報処理性能を持つのです。


さて、科学者たちは以前の研究で、光子テレポーテーションによって量子ビット情報を転送することに成功しました。

しかし、科学者たちが目指すところは、電子から作られた量子ビット情報を転送することです。

なぜなら、電子は互いに容易に相互作用し、半導体にも利用可能だからです。半導体をベースとする量子コンピュータは既存の技術とも相性が良いため、大規模量子コンピュータに適しています。

それで科学者たちは電子テレポーテーションの方法を探ってきたのです。

■量子スピンのテレポーテーション

電子を使っ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グ交換相互作用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S極とN極をもつ棒磁石のようです。この極の方向は「量子スピン」状態とも呼ばれます。

そして特定の種類の粒子が同じ量子スピン状態を持っている場合、同じ場所に存在できないという性質があります。

つまり、同じ量子状態の電子は互いに重なり合って存在できないのです。そのため電子の状態は前後で逆のスピンになるように入れ替わります。

研究者たちはこの手法を使用して電子ペアを分散させ、スピン状態をテレポートさせることに成功したのです。



ニコル氏は「私たちの仕事は、光子無しでも量子テレポーテーションが実行できることを示しています」と述べています。

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くことでしょう。

また、半導体量子ビットの有用性と可能性を示すものとなりました。

この研究は6月15日、「Nature Communications」に掲載されました。

Conditional teleportation of quantum-dot spin states
https://www.nature.com/articles/s41467-020-16745-0

https://nazology.net/archives/62998

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35: 2020/06/22(月) 20:26:52.70

>>1
これはあらかじめ設備のある場所でテレポーてーしょんがかのうってことでいいのかな？ 未開のところへないけない

2: 2020/06/22(月) 19:34:51.94

全然理解できないけど、
光よりも早く、瞬時に情報だけでも伝わるの？

3: 2020/06/22(月) 19:38:33.91

でんこ
みつこ

4: 2020/06/22(月) 19:38:35.04

テレポート放浪記

5: 2020/06/22(月) 19:39:16.83

光で一年掛かる距離でも同時に伝わる
不思議

6: 2020/06/22(月) 19:42:35.87

紙の裏表みたいなもので、こっちが表ならあっちは裏だとわかる ひと組みになった2つの量子は物理的に離れているから不思議な気がするけど、気がするだけ

7: 2020/06/22(月) 19:42:51.07

次は陽子、その次は原子だな。

11: 2020/06/22(月) 19:47:09.73

やっぱ別次元に情報が伝わってんのかな

12: 2020/06/22(月) 19:49:17.42

遠距離は近距離なんだわ

10: 2020/06/22(月) 19:47:08.14

スイカを上下に真っ二つにして、それぞれをふたつの箱に入れて 一方を南極、一方を北極にもってく

せーので箱を開ければ、相手がスイカのどっち側を持っているか分かる
光の速さを超えて

16: 2020/06/22(月) 19:56:12.95

最新の理論では時間や空間は幻とされてるらしいがそれは量子テレポーテーションの矛盾からの要請？

44: 2020/06/22(月) 20:42:20.94

テレポーテーションって名称ほどのことじゃないんだけどな

59: 2020/06/22(月) 21:14:57.99

テレポーテーションって言葉のせいでちゃんと伝わらないんだよな

27: 2020/06/22(月) 20:10:29.51

一枚の絵（二次元）を折り重ねればどんなに距離が開いていても関係ないということか そして折り重ねるには空間（三次元）が必要

31: 2020/06/22(月) 20:13:13.88

つまり物質の速度とは時間軸に対する角度として定義出来る。その角度が小さくなるほど、速度が大きくなるということになるわけだ。そして直角になるとついに瞬間移動である。

46: 2020/06/22(月) 20:44:05.03

つまりSFみたいな音声データに変換までいけば時差の少ない星間通信が 出来るようになるかもしれないってこと？ 量子テレポーダイだな

70: 2020/06/22(月) 21:33:52.43

問題があるな！
ペア情報をもった量子を1光年離すのにどれだけ時間がかかるのじゃね？ その間に量子が変質しないと言えるのか？

72: 2020/06/22(月) 21:41:57.74

量子の状態を安定に維持することも出来ないのに 光年先に運ぶのは無理でしょ！ 火星にまで運ぶのも無理ゲーな気がする。

83: 2020/06/22(月) 22:26:38.32

量子エンタングルしたペア粒子を、遠くに引き離し、そこで片方の粒子の状態を 確定させれば残りの粒子の状態も瞬時に確定するっていうのがこの現象。

宇宙の端までつながる量子の非局所性の不思議な実験結果。

だけど、地球サイズの距離では、実験的に確認されたが、光年レベルの距離では、 実験結果の確認には数年かかるって代物だから、超光速通信に使えるわけではない。

通信が傍受されたことの警告や、量子計算に役立つのかもしれん。

でもおれが面白いと思うのは、宇宙の根源でうごめく何かが、無数の 量子エンタングル ペアを作って宇宙に散らばっていて、この時空構造を 生み出すとともに、重力の原因に なっているっていう見方かな。

85: 2020/06/22(月) 22:47:55.63

もつれたペア同士じゃなくて物質を形作る場の励起状態そのものをどこか別の場所の場にそっくりそのまま転送できたらいいのにな

87: 2020/06/22(月) 22:53:57.86

量子テレポーテーションの情報伝達速度はどのくらいか。「瞬時に伝わる」とは伝達時間はゼロで「同時」と言うことか。光子や電子の伝達状態を「観測」して状態を判別出来るのであるが、同時であることの確証と量子力学的観測の理論との整合性をどう取るのか。

90: 2020/06/22(月) 23:24:03.05

これはつまり
人間の認知していない時空の狭間が存在すると言う事なのかな？

99: 2020/06/22(月) 23:49:13.63

3次元で考えると
ちょっと違うけど
風船の内側と外側みたいに表裏一体なんだけど
直ぐそこなんだけど
ずっと遠回りしないと辿り着けないし
そもそもメビウスの輪の内側に居るから普通じゃ辿り着けないみたいな感じなのかな？

100: 2020/06/22(月) 23:50:32.30

風船も内側と外側で物理的テレポテーションはできないけど 振動で情報は伝えられるな。

103: 2020/06/23(火) 00:29:34.64

量子テレポーテーションなんて名付けるから誤解を招くんだよな。多世界解釈で考えれば、分離した瞬間から粒子の状態が確定しているのでマクロの世界と変わらん。

105: 2020/06/23(火) 00:35:19.84

情報を得るとはどういう事態を指すのかを、

まず考えなさい

106: 2020/06/23(火) 00:46:57.19

面白いなあ。まあ全然わからないんですけどね

108: 2020/06/23(火) 01:45:52.28

光速が有限の値であるのは光に原因があるわけではない

光とは何なのかそこから考えないと

110: 2020/06/23(火) 03:34:55.62

ネイチャーでもまだ瞬時に情報が伝わるとか書いちゃうんだな

119: 2020/06/23(火) 08:03:49.12

空間上は離れているけど見えない次元では繋がってるという事なのかな

120: 2020/06/23(火) 08:07:05.07

量子もつれが時空を形成って話もあるしなんかすげぇな
わけ分からんけど

121: 2020/06/23(火) 08:13:36.61

そもそも時空の根源が量子なんじゃないの？
そうすれば量子テレポテーションの説明もつくような気がするが。

130: 2020/06/23(火) 10:49:18.82

電子の振動が共振したって事だろう？
だから情報だけがテレポテーションできるわだからな。

131: 2020/06/23(火) 11:04:27.03

ある物質が空間に存在する時の座標値はX.Y.Zの三点で決まると思われてるけれども他にも要素（定数）βみたいなものがあってその定数を光子なり電子なりに割り当てると割り当てられた物質は基礎（X.Y.Z）の座標値がずれてもβの座標値は同一で物質としては同一の物としてこの宇宙に表現されるんじゃない？２つとして表現された光子や電子のエネルギーは半分になってるかも

なにをいいたいのか俺も混乱してるけれども この光子や電子はそれぞれは別座標に居るけれども宇宙定数・仕様では同一の同じ物が同じ座標の別座標に居るって感じで光子βが変化すれば当然同じ様に光子β’も変化する感じ

92: 2020/06/22(月) 23:25:27.26

それとも素粒子間を分裂させた共振
音叉みたいな感じ？

113: 2020/06/23(火) 07:19:42.27

もしも量子もつれのスピンを任意に操作できるなら何らかの情報伝達に使用できるだろうが、そんなことできるのか？

また一度観測されたペアは消費されたわけで、通信とかで使う場合は量子もつれのペアを継続的に供給しなければならない。複数の粒子のどれとどれがペアなのかの識別も出来なければいけない。

しばらくは現象の理解に務める他ないね。

114: 2020/06/23(火) 07:23:47.33

電子の相互作用は光子で行われるから何ら不思議はないような気がする

115: 2020/06/23(火) 07:25:20.68

相互作用の因子が光子なんだから相対論的には瞬時に情報が伝わるのは当たり前

146: 2020/06/23(火) 18:08:56.75

量子テレポーテーションで通信が出来るようになったら驚くんだけど それはまだなんだろうな。

150: 2020/06/23(火) 20:11:07.75

そもそも遠く２つにわけられた対の量子が、同じ時間の進み方を共有しているわけがない。 双子のパラドックスみたいな事になっている。

69: 2020/06/22(月) 21:30:42.67

いつになったら俺の思いはあの娘に届きますか？