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◆自治議論＠科学＋★59◆
【量子力学】「量子もつれ」の瞬間を世界で初めて画像に記録、英研究チームが成功[07/17]
- 1 ：2019/07/17 〜 最終レス ：2019/10/09
- 「量子もつれ」の瞬間を世界で初めて画像に記録、英研究チームが成功（記事全文は、ソースをご覧ください。）
https://wired.jp/2019/07/16/quantum-entanglement-photo/
2019.07.16 TUE 18:00
WIRED,TEXT BY SANAE AKIYAMA
【科学(学問)ニュース＋】
2つの粒子が強い相互関係にある「量子もつれ」と呼ばれる現象を、英大学の研究チームが世界で初めて画像に記録することに成功した。今回の実験で得られた画像処理の技術は、量子コンピューティングや量子暗号の進化にも貢献することが期待されている。
（写真）PHOTOGRAPH BY SCHOOL OF PHYSICS AND ASTRONOMY, UNIVERSITY OF GLASGOW
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/07/quantum-og.jpg
ミクロの世界を正しく説明するうえで欠かせない量子力学に、「量子もつれ」と呼ばれる現象がある。量子もつれとは、2つの粒子が強い相互関係にある状態であり、粒子のスピン、運動量などの状態をまるで「コインの裏表」のように共有する運命共同体のような状態を指す。
例えば、一方の粒子を観測したときのスピンが上向きであれば、もう一方は瞬時に下向きになる。このような量子もつれにある2粒子間の状態は、どれほどの距離──たとえ銀河の端から端という途方もない隔たりがあろうが、維持されるのだという。この同期の速度が光の速度を超えるという、まるで空間など存在していないかのような非局所性から、偉大な物理学者アルバート・アインシュタインが、かつて「不気味な遠隔作用」と呼んだほどだ。
そんな量子もつれの状態を画像に収めることに、このほど英国のグラスゴー大学の研究チームが成功した。量子もつれの状態にある光子の様子を捉え、オープンアクセスの科学学術誌『Science Advances』で画像を公開したのだ。これは、量子もつれの判断基準とされる「ベルの不等式」の破れをもとに量子もつれを実験的に可視化する技術で、もつれ状態にある粒子ペアがひとつの画像に収められたのは今回が初めてだという。
・かくして「量子もつれ」は画像に記録された
マクロの世界における物質の状態は、観測者がいるかどうかに関わらず、すでに決定している。対してミクロの世界では、量子が実際にどのような状態にあるのかは、何かに“観測される”まで不確定だと考えられている。これまで量子もつれ現象は実験的には立証されていたものの、「観測されるまで状態が決定されない量子もつれ」を、いかに画像に収めるのかという実験的セットアップを考案するのは至難の業だった。
今回の実験では量子もつれ状態を確認するため、「ベルの不等式」と呼ばれる式が使用されている。「ベルの不等式」は、古典的に説明できる粒子の相関関係の上限を示した数式で、これによって実験が「量子的」なものなのか「古典的」に説明できるものなのかを区別できる。「ベルの不等式」の上限が破られると、実際に2つの粒子が量子もつれの状態にあることが示される。
（画像）研究チームは自発的パラメトリック下方変換（SPDC）と呼ばれる手法を用いて量子もつれ状態をつくりだした。IMAGE BY SCHOOL OF PHYSICS AND ASTRONOMY, UNIVERSITY OF GLASGOW
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/07/F1.large_-e1563242598410.jpg
研究チームは、自発的パラメトリック下方変換（SPDC）と呼ばれる手法によって、まず光子をもつれ状態にした。次にビームスプリッターによって光子対を2つに分割する。光子1の通路には通過の際にランダムに位相が決まるフィルター（0°、45°、90°、135°）を設置してあり、光子2はフィルターを通過せずにまっすぐに進む。研究チームは、光子1と、もつれた光子2の両方を同じタイミングで捉えたときにのみ検出できる超高感度カメラを設置し、これらの可視記録を作成した。
4つの異なる位相において見られる量子のもつれ画像は、実に4万フレームを組み合わせたものだ。光子ペアはフィルターを通る前に分割されているにもかかわらず、両方がフィルターの位相と同じ相転移をしているのが見てとれる。
■■略
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/07/F2.large_-e1563242997968.jpg
（画像）4つの異なる位相において見られる量子のもつれ画像は、実に4万フレームを組み合わせたものだ。光子ペアはフィルターを通る前に分割されているにもかかわらず、両方がフィルターの位相と同じ相転移をしているのが見てとれる。IMAGE BY SCHOOL OF PHYSICS AND ASTRONOMY, UNIVERSITY OF GLASGOW
・量子コンピューティングへの応用も可能に
■■略
WIRED
- 2 ：
- 恋愛のもつれは悲劇
- 3 ：
- なるほぉわからん
- 4 ：
- ほぼ2次元なんだろ？
- 5 ：
- 武豊「今夜も量子ともつれちゃいます」
- 6 ：
- 横軸が相互作用なら、縦軸が引力ともいえる。
- 7 ：
- ミクロレベルで全宇宙を統括するシステムが存在するという事だろう。
- 8 ：
- この手の記事にしては比較的分かりやすい
俺でも概要くらいは（）理解できる
- 9 ：
- まさに神の領域！宇宙は作られたものということ。
- 10 ：
- 俺が体重があるのも他人より量子が多いから
- 11 ：
- ＞光子ペアはフィルターを通る前に分割されているにもかかわらず、両方がフィルターの位相と同じ相転移をしているのが見てとれる。
マジか意味わからん
アホにもわかるように教えて欲しいのだが
どれ？
1.高速より早い力の伝播がある
2.決定論的振る舞いをする
3.その他
4.何でかはわからん
- 12 ：
- 2つ光子のうち1つはフィルターを通してランダムに位相をずらしているので、量子もつれの状態になければ、2つの光子は別々の位相を持つことになふ
ところが量子もつれの状態の2つの光子は、片方の光子をフィルターに通したにも関わらず位相を保持している
これは力の伝播とかではなく、量子としての性質によるところ
なんでそういう振る舞いをするかは未だに謎のまま
- 13 ：
- 普通に水面の写真取るとかじゃだめな理由がわからん
- 14 ：
- シンクロニシティ
- 15 ：
- 観測されないのに位相が確定してたらおかしくない？
量子コンピューターが不可能になるのでは？
- 16 ：
- 「量子もつれの瞬間」って言葉がちょっと誤解をまねく気がｗ
量子もつれ状態にある2つの光子の片方を測定した(フェイズフィルタを通し）もう片方の光子も対応した位相に確定した後で
2つの光子の状態を1つの画像に同時に収める事に成功したって事だよね
そしてちゃんともつれてる(もつれていたの方が正確な気がするが）事が確認できる画像になっている
- 17 ：
- 光子1と、もつれた光子2の両方を同じタイミングで捉えることはない。
「同じタイミング」とは、「観測機器の検出誤差の範囲内で、同じタイミング」という意味だ。
だから、正確には、
「光子1を先に検出し、その後に、もつれた光子2を次いで検出したタイミング」もしくは、
「もつれた光子2を先に検出し、その後に、光子1を次いで検出したタイミング」で、かつ、
「光子1を検出したタイミング」と、「もつれた光子2を検出したタイミング」の差が、
検出器の分解能よりも小さい事例という表現が正確だ。
- 18 ：
- ミクロの世界では、量子が実際にどのような状態にあるのかは、何かに“観測される”まで不確定だと考えられている。
ただその過程は不明確であるため、ハイゼンベルグは結果と原因をただ羅列しただけの行列に納めた。
原因と結果を羅列しただけの宇宙の神秘を閉じ込めた行列をハミルトニアンとか呼んだはずだ。
マクロの世界における物質の状態は、観測者がいるかどうかに関わらず、すでに決定しているかどうかの思考実験が、かの有名なシュレディンガーの猫のパラドックスだが、
最近の研究によると、どうも、マクロの世界における物質の状態も、観測者がいないと決定していないようだ。
【量子力学】シュレーディンガーの猫、救われる
http://asahi.2ch.sc/test/read.cgi/newsplus/1561151585/
- 19 ：
- だから、正確には、
「光子1を観測して光子1ともつれた光子2の位相が確定した直後」、
もしくは、
「もつれた光子2を観測して光子1ともつれた光子2の位相が確定した直後」の画像だ。
- 20 ：
- 漁師もつれえよ
- 21 ：
- 量子もつれをいつ誰が提唱したかググっても分からないんだけど
- 22 ：
- >>21
エンタグルメントと名付けたのはシュレディンガー
- 23 ：
- エンタングルメント
- 24 ：
- 猫の画像じゃないのか
- 25 ：
- >>5
最近は騎乗してないらしい
- 26 ：
- >>16
わかりやすい
- 27 ：
- >>25
もつれ解消か？
- 28 ：
- 漁師も釣れ
- 29 ：
- ＯＢＯＫＡＴＡ
- 30 ：
- 佐野量子さんのスキャンダルかと思ったら違った
- 31 ：
- あれ、あと20年くらいで量子コンピュータまで行っちゃうんじゃないのコレ？
- 32 ：
- エンタングル！ チャーチャーチャー
- 33 ：
- こんなくそ難しいことを理解している人間は、日本に何人いるのだろう？
俺は中学までは偏差値60ぐらいだったけど、とてもじゃないが歯が立たない。
- 34 ：
- 測定して収縮するのではない
また収縮は物理現象ではない
サルが理解することは不可能だ諦めろ
- 35 ：
- >>33
ほどほどの大学はいったしほどほどに数学はやったが
こういう方向のは自分も理解できん
- 36 ：
- 父兄短距離走足もつれなら先月体験した
- 37 ：
- 以前は「絡み合い」とも言ったんだけど廃れたな。
なまめかしくて好きな表現だった。
- 38 ：
- 量子もつれだけはこの世界の法則から逸脱してないか？
ブラックホールもダークエネルギーも納得出来るけどさ
何で離れてる量子が作用すんだよ
- 39 ：
- 量子もつれに足をとられてすっころんだ。
- 40 ：
- なんで量子の集合である物質には不確定性が無いのか
- 41 ：
- >>38
＞量子もつれだけはこの世界の法則から逸脱してないか？
“世界”の認識が間違ってるか、“法則”が間違ってるかのどちらか
で、量子もつれの法則は正しいとすれば、
間違ってるのは世界の「認識」のほう
ここに誤った思い込みが反省なしに導入されてる
それはどんな思い込みかというと、
観測しなくても世界がそれ自体で存在してるという認識
これがおそらく間違いなのです直感的に信じられないですが
- 42 ：
- 全然わからん
漫画で説明して
- 43 ：
- もつれあってる２人の量子を別離させて、
片方の量子を趣味嗜好でフィルタしたら、
別れたはずなのに、もう片方の量子も対応する趣味嗜好を示した、
こいつら別離したのにもつれあってやがる……！
っていう百合百合した写真が見たいです。
- 44 ：
- >>38
>量子もつれだけはこの世界の法則から逸脱してないか？
法則つっても、しょせん人類の五感と脳で知覚できる範囲の話だからなあ。
五感で知覚できない事象があっても何の不思議もないし、想像力や器械である程度補えるとしても、
それが全てと保証されてるわけでもない。
難しいよね。
- 45 ：
- この拘束力がいつまで持続可能か知らないけど
・電波の非常に届きにくい海中
・はては永劫なる時間と距離を旅する宇宙探査機器
こんなのとの通信に利用できるかもね。
量子間通信なんてSFワードでしかないと思っていたけど
こうして実現可能性がすこーしづつ高まっていくのね
- 46 ：
- これ、片方の状態を意図して変更できるの？
- 47 ：
- >>1
誰か俺と尻の蹴り合いしようぜ！
- 48 ：
- >>45
勘違いしてるかもしれんが、別に通信には使えないぞ。
特に超光速とかは不可能だかんな。
コインの裏表みたいなもので、「こっちが表」だとわかったら、「あっちが裏」とわかるだけ。特に情報のやり取りはしてない。
今回の記事は裏表、同時に撮影できる技術みたいな感じ。
- 49 ：
- もつれちゃったのかぁ〜 量子 色々と大変だな
- 50 ：
- >>1
もつれているところを覗き見され放題とか量子もつれぇな
- 51 ：
- https://advances.sciencemag.org/content/5/7/eaaw2563
とかちょっと読もうとしてみたけど何言ってるかほとんど分からんｗ
まあ斜め読みしたイメージでは
いろいろ工夫されたこの装置でうまいことやるとこの画像のようなものが取れて
その結果がベルの不等式に違反するので2つの光子はEPR相関を持っている事がわかる
というような感じっぽいｗ （あくまで感じですｗ 多分正確ではないと思うｗ）
少なくともこの画像は2つの光子の状態を同時に直接的に見ているとかそういった類のものではないと思われ
- 52 ：
- >>46
フィルタでの位相はほぼ想定通りでは
- 53 ：
- >>25
エネオス＆デズニーCMの上白石萌歌が往年の量子を思い起こさせる
ああもつれたい
- 54 ：
- >>40
物質にも不確定性はあるよ
1に対して0.5の誤差と、10に対して0.5の誤差、みたいなもんで、マクロだと影響が見えないだけ
- 55 ：
- 一方の粒子の状態を観測すると同時にもう一方の粒子の状態も確定する。
この伝達速度が理論上は光速を超えている。
しかし粒子状態を観測する速度は原理上光速を超える事は出来ないので、情報を発見し確定させる速度は光速以上にならないため旧来の法則とは矛盾しない。
これであってる？
- 56 ：
- >>41
無駄に能弁な糞尿製造機。
- 57 ：
- りょうこって誰？？
- 58 ：
- あ〜あれか〜
なるほどね
- 59 ：
- >>38
人間のマクロ視点では離れてみえるけど量子にとってはくっついてるも同然
- 60 ：
- >>55
少し違う。そもそも観測者は粒子の情報を確定出来ない(不確定性原理)から、
確定した古典的情報を量子もつれによる量子テレポーテーションで送る事が出来ない。
結局、それを行うには時空間移動による伝達しかないので因果率も光速も超える事は出来ない。
ただし、送り手側からすればノイズが瞬間的に移動したように見える現象ではある。
- 61 ：
- ここでディフェンスの強烈なあたり！
あっ！エースの量子がも
- 62 ：
- 人間関係のもつれ
- 63 ：
- 光子1が通過するフィルターの位相の向きに関わらず、「フィルターを通過できる位相を持っていた光子1」と、
「フィルターは通過しないけどその光子1ともつれていた光子2」は綺麗に同じ位相持ってたのが確認できたよ、
同時撮影は難しかったけどね、
ってことだよね
相関を持たせた光子1と2の状態を確認しただけなので不気味な超光速遠隔作用は関係ないように思われる
- 64 ：
- >>1
１の写真が目を瞑ったきんどーさんに見えた
- 65 ：
- >>57
佐野量子
- 66 ：
- 宇宙は一部のプレイヤーのための
マトリックス、
おまえらザコはNPC
- 67 ：
- この宇宙は神によるシュミレーションで実験されたものいつかスイッチがオフにされる^_^
- 68 ：
- >>63 すごく分かりやすい説明サンクス。
- 69 ：
- >>67
塵理論を知っているかね、オービー君ッ！
- 70 ：
- シュミレーションｗｗｗｗ
- 71 ：
- 痴情のもつれ
- 72 ：
- 画像も何も孔子の波長以下の画像なんて得られないのでは？
- 73 ：
- >>48
不思議なんだけどさ、それコインを入れた箱と何が違うんだ？
コインが裏か表かわからないように箱に入れた状態
同じだよね？
- 74 ：
- 素粒子物理学が迷走しているのはカラビヤウ空間のせい
カラビヤウよりもエレガントな多様体があるはず
それが判れば不可解で直感的じゃない素粒子のふるまいが分かる
- 75 ：
- リョーコちゃんがもつれてる画像は何処ですか
- 76 ：
- >>48
違うだろ
- 77 ：
- >>73
同じだよ。
ただ、このコインは裏と表の距離を伸ばす事が出来てどれだけ距離が離れてても、裏表の関係が破綻しない。
- 78 ：
- 米パデュー大、光子でトランジスタを実現する「量子ゲート」
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1196546.html
- 79 ：
- >>75
もつれ画像もくびれ画像もみつからなかった（＞＜）
https://image.middle-edge.jp/medium/ec5ad533-2f15-4913-b5d2-54e4c727034b.jpg
- 80 ：
- >>73,77
いや、全然違う。コインは別れたときに既に決まっているが、これは測定するまで決まっていない。
- 81 ：
- 光速を超えるっつうのは魅惑的だわな。
光速でも絶望的な距離にある遠くの天体の様子を
リアルタイムに観測できる可能性があるんだな。
- 82 ：
- >>81
そんな可能性は無いっつうの。
- 83 ：
- >>80
常識的な理解：コインは鋳造されたときに裏表が決まる
量子の言い分：コインは誰かに見られたときに裏表が決まる
- 84 ：
- >>81
その遠くの星にコインを置いてこないといけない
- 85 ：
- 「量子もつれ」の瞬間。
>店員「ご三人様でっか？」
>客「量子もつれ」
- 86 ：
- ホモのもつれを映像に収めるのは、トイレに行けば簡単なんだが、襲われる。
- 87 ：
- 二重スリットって大陰唇と小陰唇のことだべ。
実験で痴情のもつれが観測される。
- 88 ：
- 状態が観測により決まるのなら、観測方法により状態を決めることもできるのでは？
- 89 ：
- >>88
当たり前。量子ゼノン効果とか。
- 90 ：
- >>80
猫をお探しで？
ってのはおいといて、同じだろ。
コインだって、見たときにどっち側か決まる。表と呼ぶか裏と呼ぶかは好きにしたらいい。
- 91 ：
- >>90
違うっつうの。理解できんのなら引っ込んでろ。
- 92 ：
- 片方が異世界にあっても量子もつれは成り立つんだろうか
- 93 ：
- >>91
違いの説明どうぞ
観測＝決定である以上 違いを説明できなきゃ一緒でしょ
コインの存在有無だって観測しなきゃ分からんわけで
無論猫の話は知っているw
- 94 ：
- >>93
量子もつれ関連のスレで何ぬかしてんだか、この馬鹿は。
猫なんか関係無いし。
- 95 ：
- >>94
どう罵倒しても良いけど、違いの説明はないですねw
- 96 ：
- ＞＞コインは別れたときに既に決まっているが、これは測定するまで決まっていない。
＞同じだろ。 コインだって、見たときにどっち側か決まる。
コインの裏表は箱とセットの関係で観測者なしで決まってるとみなせる
そのセットを観測するまで、つまり箱を開けてみるまではわからないことは同じだが
そのことは、箱の中のコインの裏表が決定していないことを意味するわけじゃない
量子の場合は観測するまで裏表は決定していない
それに量子もつれは、２値論理における論理的要請の最小単位、くらいの意味でしかない
つまり観念的であって物質的じゃない
正確には、その両方を満たしてるような存在であるわけだけど
- 97 ：
- コインの表裏なんか持ち出すから、ID:q4HaNmAn みたいなアホがが出てくんだよな。素直にスピンにしとけばいいのに。
- 98 ：
- >>77
>>90
EPRパラドックスも知らんのだろうなぁ……
- 99 ：
- >>96
詳細説明thx
自分で違いを書こうと思ってた矢先で助かったw
言ってるとおり一般的には、観測者無しで決まってると見なせるってとこが唯一の違いだね。
ただ厳密には単一粒子のコインがあった場合
これは挙動としては同等になる（もつれを裏表と呼んで良いかは別としてw）
- 100 ：
- 結局、ブラックホールがあったらホワイトホールが必ずあるって事？
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