映画 ギャラクシー クエスト で私のお気に入りのシーンの 1 つ —スタートレックへの風刺的なラブレター そしてその熱狂的なファンは、映画内の架空のテレビシリーズの俳優であるジェイソンが、巨大な「豚のトカゲ」と対峙する本物のエイリアンの惑星に立ち往生するときです。船に戻った彼の乗組員は、まだテストされていませんが（成功した）、「デジタルコンベア」を使用して彼を救うことができます.ジェイソンを船に乗せようとする前に、彼らは最初に何か他のものでコンベヤを試すことにしましたが、豚のトカゲにはうまくいきません:
何が悪かったのか？量子物理学の複雑さを説明してください。
ギーケラティがいつでも 人々が好むスーパーパワーの選択について議論の中心となっている人気のトピックです。壁を通り抜けたいですか？ X線視力や超能力をお持ちですか？少しテレパシーが欲しいですか？私にとって、何の疑問もありませんでした。テレポーテーションを選びます。交通渋滞、空港のセキュリティ ライン、押し寄せる群衆をなくして、選択した目的地にすぐに移動できるという見通しはスリリングです。
テレポーテーション 通常、ある時点でオブジェクトを非物質化し、その正確な原子構成の詳細を別の場所に送信し、そこでその情報を使用して正確なレプリカを構築できます.ある意味では、私たちは常に古典的な力学を使用してマクロスケールで情報をテレポートしています。平均的なファックス機を考えてみてください。残念ながら、量子レベルに到達すると、事態はもう少し複雑になります。
長い間、物理学者は量子テレポーテーションは不可能だと考えていました。豚のトカゲのようにオブジェクトをテレポートするには、オブジェクトをスキャンして原子構造に関する正確な情報を取得する必要があります。ただし、対象物を正確にスキャンすればするほど、スキャンのプロセスによって対象物が妨げられます。何らかの方法で変更せずに粒子を測定することはできません。フルサイズの豚トカゲを構成するすべての亜原子粒子を気にする必要はありません。では、テレポーテーションを介して別の場所に正確なコピーを作成するために必要なすべての情報をどのように抽出できるのでしょうか?
1993 年、チャールズ・ベネットという名前の IBM の物理学者と彼の同僚は、アインシュタインでさえ「不気味」と呼んだ粒子間の奇妙なつながりである量子もつれを使用して、この根本的な制限を回避する方法を考え出しました。彼らの方法には、テレポートされる粒子 (A) と絡み合った他の粒子のペア (B と C) の 3 つの粒子が含まれます。まず、BとCが絡み合って別々の場所に送られます。その後、B は A と対話し、A の情報は B に転送されます。B はまだ C と絡み合っているため、B に転送された情報は、物理的な時空を超えてその情報を転送する必要なく、自動的に C にも転送されます。 C は基本的に、新しい場所で A に変わります。
ああ、しかし落とし穴があります:元のオブジェクトはプロセスで破棄されなければなりません。 B が A をスキャンすると、その相互作用によって A のプロパティが変更されます。は、以前とまったく同じ状態で存在しなくなりました。 C は現在、その元の状態の唯一の粒子です。 ビッグバン セオリーのシェルドン クーパーに任せます 説明:
1997 年、オーストリアの物理学者は、単一の光子 (技術的には、その光子に関する情報) をテーブル上で「テレポート」し、反対側に正確なコピーを再現しました。 2003 年までにこの技術は十分に開発され、スイスのジュネーブ大学の科学者は、光ファイバー ケーブルを介して光子を 1.2 マイル (1.2 マイル) テレポートすることに成功しました。 (昨年設定された現在の距離記録は 89 マイルです。) 先月、デンマークの物理学者は、レーザー光を介してガス原子の 2 つの雲の間で情報をテレポートすることに成功しました。
これは、2 つの離れた関係者間の通信の安全な方法として量子もつれ光子を使用する量子暗号などに最適です。送信されている「メッセージ」の完全なコピーがないため、傍受される可能性がないだけでなく、誰かがデータ ストリームを盗聴しようとすると、光子の量子状態が変化し、2 つの当事者に通信が失敗したことを警告します。チャンネルが侵害されました
2001 年、デンマークの研究者は、それぞれ約 1 兆個の原子を含む一対のガス雲を数ミリの間隔で絡ませることに成功しました。もつれは、システムと相互作用するものが他にない限り続くため、これは注意が必要です。たとえば、空気中の単一の窒素分子との 1 回の衝突など、ほんのわずかな相互作用でもあると、システムは「分離」し、もつれが失われます。そのため、量子テレポーテーション システムは、絡み合ったペアを分離するために多大な労力を費やす必要があります。
現実のチェックは次のとおりです。平均的な人体には、約 10 個の原子、または 1 兆兆個以上の原子が含まれています。 2 つの粒子を絡ませ続けるには多大な労力が必要です。干渉のために、数個以上の原子を一緒に振動させ、完全に同期させることは非常に困難です。現実の世界では、オブジェクトは常に環境と相互作用し、デコヒーレンスは瞬時に発生します。量子もつれを介して体内のすべての原子に関する情報をテレポートしようとすると、デコヒーレンスが瞬時に物事を混乱させます.豚のトカゲと同じようにうまくやれたらラッキーです。
だからこそ、毎朝焼きたてのクロワッサンを求めてパリにテレポートするという私の夢はおそらく実現しないでしょう.
Jennifer Ouellette はサイエンス ライターであり、 微積分日記 および今後の Me, Myself and Why:Searching for the Science of Self. Twitter @JenLucPiquant で彼女をフォローしてください。
