宇宙＆物理2chまとめ【物理】20m離れた2つの原子の量子もつれを実証、原子が量子もつれ状態であることを知らせる偉業を開発

主に2chの宇宙と物理に関する話題をまったりまとめています。

【物理】20m離れた2つの原子の量子もつれを実証、原子が量子もつれ状態であることを知らせる偉業を開発

[ 2012/07/16 20:22 ] [ 物理 ] [ コメント(3) ]
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1: pureφ ★ 2012/07/14(土) 22:02:03.51 ID:???

遠く離れた関係を知らせる粒子
Particles Announce Their Long-Distance Relationship

Julian Hofmannらは、20メートル離れた2つの原子の量子もつれを実証し、原子が量子もつれ状態で
あることを知らせる方法を開発した。この偉業は、量子もつれの研究と量子計算や通信ネットワーク等の
実用化の発展に向けた大きな一歩である。

量子もつれは、2つの粒子の量子特性に高い相関性があると、それらの粒子が離れていても、一方の
量子状態を測定したときにもう一方の粒子の量子状態が変化するという「不気味な遠隔作用」としても
知られている。しかし、量子もつれを実用化するには、量子もつれ状態が最初に発生するのがいつ
なのかを知る必要がある。

この「量子もつれの前兆」を作り出すため、Hofmannらは2個の単一ルビジウム原子を20メートル離れた
実験室でそれぞれ励起させた。この手順により、それぞれの実験室で量子もつれ状態の1対の原子-
光子を生成し、これら原子を量子もつれ状態にするために使用した。ある特定の状態における光子を
検出することが「告知」となり、2つの原子が量子もつれ状態になったことがわかる。

関連のPerspectiveで、Jürgen VolzとArno Rauschenbeutelが、量子力学の根本的な問題を探る
上でのこの実験の意義を考察している。

Science 2012年7月6日号ハイライト
http://www.eurekalert.org/pub_releases/translations/sci070612jp.pdf

遠く離れた原子間の前触れ量子もつれ
Heralded Entanglement Between Widely Separated Atoms
Julian Hofmann, Michael Krug, Norbert Ortegel, Lea Gérard, Markus Weber, Wenjamin Rosenfeld, Harald Weinfurter
Science 6 July 2012: Vol. 337 no. 6090 pp. 72-75 DOI: 10.1126/science.1221856
http://www.sciencemag.org/content/337/6090/72.abstract
F1.jpg
Perspective Physics: Two Atoms Announce Their Long-Distance Relationship
Jürgen Volz, Arno Rauschenbeutel
Science 6 July 2012: Vol. 337 no. 6090 pp. 40-41 DOI: 10.1126/science.1224202
http://www.sciencemag.org/content/337/6090/40
Image Credit：NASA
元スレ：http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1342270923/







6: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:12:58.19 ID:E4LrCz8D

これはヤバイな。
ある意味で宇宙の法則の不気味さ、作為的なシステムの存在を予感せざるを得ない。


8: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:17:23.37 ID:yOuCi6ml

こんなのオカルトだろ？


って反論する知見も持っていない。
たしかにX,Y,Z軸が優先度の高い事象ってなわけでもないし


18: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:29:16.85 ID:QZLHOqMn

物理、数学は、これを「系」の一言で纏めてしまうから恐ろしい。

ある原子から「同時」に発生した光子は、同じ系。
その同じ系の光子がそれぞれ反対方向に無限に飛んでいても、
片方の状態が変わると、その無限に離れたもう一つの光子の状態もユニークに変わる。
一体どう言った力学的作用によって？


22: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:32:30.84 ID:FQFdRyoV

>>18
お絵かきソフトのレイヤーのように
同じレイヤー上のものは一括で動かせるんだよ

6次元とか7次元とかあるって言うじゃないか


23: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:33:04.38 ID:Axm52/0v

>>18
まとまってるんだから仕方ない


19: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:29:54.01 ID:FQFdRyoV

よくわからんけど
離れた植物同士が情報を共有してるとか
百匹目の猿みたいのの存在を証明できるのか？


20: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:30:52.20 ID:vC44eUw8

中卒ニートのおいらに
だれかガンダムに例えて教えてください。


89: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 02:51:46.09 ID:xx1O7iVx

>>20
おまえがガンダムの超合金で遊んでる時はオレも遊んでる


21: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:31:13.60 ID:FqLTfp3u

状態が似ているなら共鳴する可能性があるからな。
従来は電磁気的なものが主流だったけど、新しい通信手段や分析手段ができるかもしれない。
光速を超えるなら、理論の再構築が必要。


26: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:35:47.05 ID:nDBoPLyY

＞量子もつれ状態の１対の原子 － 光子
光子がアヤシイ。仮想光子は光速を超えて情報伝達ができるのではないか。
亜空間とおいらたちの空間を行き来する仮想光子。
どうだ、すごいだろ。(妄想だけどさ)

量子もつれ - Wikipedia
量子もつれ（りょうしもつれ、Quantum entanglement）とは、一般的に
(1) 量子多体系において現れる、古典確率では説明できない相関やそれに関わる現象
を漠然と指す用語として用いられる。しかし、量子情報理論においてはより限定的に、
(2) LOCC（局所量子操作及び古典通信）で増加しない多体間の相関
を表す用語として用いられる。 (2)は(1)のある側面を緻密化したものであるが、捨象された部分も少なくない。例えば典型的な非局所効果であるベルの不等式の破れなどは(2)の枠組みにはなじまない。
どちらの意味においても、 複合系の状態がそれを構成する個々の部分系の量子状態の積として表せないときにのみ、量子もつれは存在する（逆は必ずしも真ではない）。このときの複合系の状態をエンタングル状態という。




46: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:16:05.86 ID:nDBoPLyY

>>26
＞亜空間とおいらたちの空間を行き来する仮想光子。

もう少し妄想を進める。
超光速通信が実現するかもしれない。
しかし、超光速移動・航宙とセットでないと、あまり役には立ちそうもない。

ＳＦでは、超光速宇宙船のほうが先にあって、
超光速通信は後からついて来る、てな設定のヤツが多い。(と感じる)
そのほうが話がおもしろくなるからだろう。

まあ人間の思考能力の限界の、いい例になっているのかもしれない。
なんせ、遠く離れた人と手紙や通信で意思疎通ができる、というのは
ごく最近の話だもんね。


33: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:42:30.34 ID:bwKi5fk5

量子もつれ状態、すなわち量子テレポーテーション状態では無かったのか？

量子テレポーテーション - Wikipedia
量子テレポーテーション（りょうしテレポーテーション、英:Quantum teleportation）とは、古典的な情報伝達手段と量子もつれ (Quantum entanglement) の効果を利用して離れた場所に量子状態を転送することである。
テレポーテーションという名前であるものの、粒子が空間の別の場所に瞬間移動するわけではない。量子もつれの関係にある2つの量子のうち一方の状態を観測すると瞬時にもう一方の状態が確定することからこのような名前がついた。なお、このテレポーテーションによって物質や情報を光速を超えて移動させることはできない。




38: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 22:55:50.77 ID:fNqdCWaB

光速な時点で時間は無なんだから同時で問題ないってアインシュタインのじっちゃんが言ってた


41: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:00:38.13 ID:9qER6VzN

例えば1光年先の原子の状態を、手元の原子を観測することで分かるってこと？


44: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:07:08.93 ID:Xwp9wCBS

>>41
ちゃう。
手元の原子の状態が観測されると、１光年先の原子の状態も決定されちゃうって事。


48: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:23:04.91 ID:HUE/NIXz

相対論も量子論も考えの範疇が狭いんだよ。
空間は密であり、無。そして空間は物質・エネルギーそのものだって、
2400年も前に釈迦がすべての答えを出してるのに、
なんで、いまだに皆理解できないのかなぁ～


51: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:29:09.84 ID:nZ5IEnkh

>>48
そだね仏教では色即是空、科学ではE=mc２乗
だよね


70: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 00:04:00.58 ID:r49Fk8Eh

>>51
色即是空、空即是色の意味とは、すなわち

形あるものが一瞬にして消え
消えたはずのものが一瞬にして形を表すということ

E=mc２乗は、物質に宿るエネルギーの総量を導き出すものであり
まったく意味合いが異なる


68: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:58:27.72 ID:V/XECWfj

>>48
>空間は密であり、無。

それを言うなら

「空間は密であり、空」

無は何も無いことをさし、空は一見何も無いように見えるが
原因と結果の仕組みの中で、あたかも何もないように見えるだけ。


50: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:23:36.32 ID:nZ5IEnkh

それぞれの量子をちがう次元から見たら、一つの元から出ている
とげの先っぽの様なものなんじゃなかろうか、コンペイ糖の出っぱりのような
そうでなければ共鳴する（時間と、距離を超越する）ことなど不可能
本体はワームホールか、ダークマターか


63: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:51:44.94 ID:Rpq6qE7Y

>>50
心理学では全ての人間の潜在意識は
底のほうで一体につながってるって事らしいから物質も同じじゃね？


66: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:55:44.74 ID:oF8QNBXV

>>63

自分も、そんなことのように思う
ただ、本当にそんな仕組みでこれだけ宇宙が大きくて･･･この世界が
いったい果たして何なのかという疑問は深まるばかりだ


76: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 00:25:21.91 ID:f8S2oZac

>>66
フラクタルで一番簡単に説明できるのが
樹木だそうじゃないか

樹木の設計図は実は単純で上に向かって分岐して伸びろという命令だけで動いてるとも言える

宗教的には人間はただ向上したいというイメージで分裂を繰り返しクルクルと唐草模様を紡ぎ出すw
320px-Mandelbrot_set_with_coloured_environment.jpg

フラクタル - Wikipedia
フラクタル（仏: fractale）は、フランスの数学者ブノワ・マンデルブロ が導入した幾何学の概念。図形の部分と全体が自己相似になっているものなどをいう。
Image Credit：Wolfgangbeyer




66: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:55:44.74 ID:oF8QNBXV

>>50

自分も、そんなことのように思う
ただ、本当にそんな仕組みでこれだけ宇宙が大きくて･･･この世界が
いったい果たして何なのかという疑問は深まるばかりだ


54: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:33:43.82 ID:7OqTxJlI

お前らおバカには分からんだろうけどなこれは量子テレポーテーションを可能にする研究の一つだからな。


56: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:33:54.69 ID:d3fXqCeK

まあ、光より早く情報を伝えることができないので
結局外宇宙とかとの「遠距離通信」には使えないんだよな。
あくまでも局所的な半導体レベルでの応用が期待されるんであって。


62: 名無しのひみつ 2012/07/14(土) 23:45:11.93 ID:nDBoPLyY

電子・陽子・中性子を個別に区別することはできない。(少年Ａ、少女Ｂみたいに)
なぜなのか。実は電子を始めとする素粒子は一個だけしかない。
そいつが亜空間を含む時間空間を自由自在に飛び回って、
いわば分身の術をやっているのではないか。
だまされてはいけない。


71: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 00:06:14.01 ID:k9slSKeF

これって20mも離れてるのに「同じ系」だから光より速い通信ができるんだろ？


72: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 00:20:14.72 ID:SjC3r9qJ

むっ　むっ　むっ　難し過ぎる。
量子は波なのか光なのか・・・


74: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 00:22:55.89 ID:YaHxHGFk

>>72
状態


75: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 00:24:05.62 ID:lbOz9MhS

ヒッグスとかエーテルとか、
いまのこの分野の学者の頭のなかを絵に表して欲しい


78: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 00:36:32.59 ID:iI9BUaVE

結局これは観測問題を考慮していないから実験としてあまり意味をなさない。
商用で使えるかも？ってレベルの話。


81: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 00:56:46.12 ID:gva09vj2

量子テレポーテーション、多世界の収束、観測問題。。。
生きてるうちに、次のブレイクスルーが見たいものだお。


87: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 01:37:54.13 ID:zFe+wsKp

>>81
一般に物理的発見から実用化は100年ぐらいかかるって言われてるけど
最近はそのサイクルが徐々に短くなってきてるとも言われてるから
運が良ければギリギリ体験できるかもだね。


88: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 01:52:00.37 ID:AeWH0X1N

量子テレポーテーションって、実現すると「自分」が無限増殖しそうで怖い件


90: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 02:51:57.89 ID:dZcgAumw

>>88
> 量子テレポーテーションって、実現すると「自分」が無限増殖しそうで怖い件

心配するな
量子情報はコピー不可能（抹消も不可能）って定理が証明されてるから
スタトレTNGでの副長が転送器のトラブルが２人になっちまうなんてことは
起こらないって理論から保証されてるよ


92: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 02:56:00.99 ID:YaHxHGFk

>>88
分裂するわけじゃなくて、見えない糸電話でつながってるだけだから。


93: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 03:01:54.45 ID:7J3KAi6p

事象の伝達距離や規模は違うが「バタフライ効果」を思い出した
320px-TwoLorenzOrbits.jpg

バタフライ効果 - Wikipedia
バタフライ効果（バタフライこうか、butterfly effect）とは、カオス力学系において、通常なら無視できると思われるような極めて小さな差が、やがては無視できない大きな差となる現象のことを指す。カオス理論を端的に表現した思考実験のひとつ、あるいは比喩である。
バタフライ効果の表現にはいくつかのバリエーションがあるが（後述）、いずれも、ある場所での蝶の羽ばたきが、そこから離れた場所の将来の天候に影響を及ぼすという内容である。




94: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 03:31:46.52 ID:E0mvx1sm

4次時空間では異常に見えても、
高次元では自然と直感するが、
数理的に証明できません。
生きている間に、ブレークスルーの発表を
見たいものですね。


95: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 03:36:12.47 ID:6r4QsjEb

こういうブレイクスルーになるかもしれない話題はワクワクするな


96: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 03:54:40.60 ID:1shg/AUQ

量子もつれを分かるのが一人もおらんのか


100: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 04:45:49.55 ID:NKQTbCJL

シンクロニシティが起こるの？？？
ニトロ固まっちゃったみたいに？

シンクロニシティ - Wikipedia
シンクロニシティ（英語：Synchronicity）とは「意味のある偶然の一致」のことで、日本語訳では「共時性（きょうじせい）」とも言う。非因果的な複数の事象（出来事）の生起を決定する法則原理として、従来知られていた「因果性」とは異なる原理として、カール・ユングによって提唱された独: Synchronizitätという概念の英訳である。 何か複数の事象が、「意味・イメージ」において「類似性・近接性」を備える時、このような複数の事象が、時空間の秩序で規定されているこの世界の中で、従来の因果性では、何の関係も持たない場合でも、随伴して現象・生起する場合、これを、シンクロニシティの作用と見なす。




101: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 05:24:24.21 ID:mEn5An+4

>>100
この意味は１００億光年離れた先でも発生するってこと。
つまり同時ではない。そして伝達でもないので距離も時間も関係ない。


106: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 07:52:04.35 ID:VdgM6zKK

>>101
伝達じゃないの？
物質の持つ重力による共振作用？みたいなものかと思ったんだが。


111: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 08:27:00.93 ID:bTp2tQ/5

>>101
これ光のような素粒子(量子)のもつれではなく「原子の量子もつれ」だから
100億光年はちょっと無理じゃね？20メートルで喜んでるくらいだから

原子のようなマクロな物質は、量子状態を保つのが難しいんだよ


109: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 08:12:56.96 ID:guxdAr+i

科学で「不気味」ってのは珍しい表現だな。
それだけ原理の仮説すらも難しかったってことか。
その尻尾がつかめたってのはすごいことだね。


113: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 09:17:43.08 ID:XhNvlSZD

>>1
何言ってるかさっぱり分からん。もっと簡単に言い換えてくれorz


114: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 09:34:02.13 ID:bTp2tQ/5

>>113
量子のもつれは、忍術で言えば分身の術
二人のナルトは独立して振る舞うように見えるが同じナルト


115: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 09:51:34.23 ID:bTp2tQ/5

>>114 は簡単に言い過ぎて本質を捉えてないので捕捉

素粒子は必ずスピンという量子数を持っており
このスピンは上向きと下向き重ね合わせた量子状態を維持している
だから、片方が上向きなら片方は必ず下向きとして観察されるため
あたかも二つの量子が共鳴したかのように観察されるというもの


116: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 09:58:33.50 ID:bTp2tQ/5

>>1 は、この「重ね合わせ」は電子や光子のような素粒子だけでなく
原子でもみられ、それが20メートル離れた場所でも観察できたワイルドだろ～？
という話題だと思う。電子や光子で量子のもつれは普通に観測出来ていたけど
原子でやったというところが偉業なんだと思う

原子は量子のもつれ状態を維持するのが非常に難しい


126: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 10:44:10.05 ID:5WIL5Otq

量子力学なんてインチキにしか思えない。
研究費もらう為に色々研究してるようなもんだろ。


134: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 10:54:58.19 ID:bhvQH0IC

量子力学は　数学が解明するはず。
物理学者は数学をもっと勉強した方がいい
シュレディンガー方程式の解釈はまだ不完全なのかもしれない
というか、物理学におけるモノの見方が根本的にまだ不完全なのかもしれない


138: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 11:47:48.17 ID:fKDqPvME
jhbi6.jpg


159: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 20:13:34.10 ID:ZvXw6dME

私は科学に興味をもつ素人ですが
この現象は（遠い未来の話として）超光速通信の可能性を示唆しているのでしょうか

瞬時に遠い宇宙と通信できるとか？


160: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 20:29:35.66 ID:4aJqrvsh

でも他方に影響を与えるのは結局光の速さより早くはないでしょ


172: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 22:22:53.82 ID:VBz/Ud5B

そもそもな話で量子もつれ状態の原子は３次元的には離れたって観測だけど
根源的な量子もつれの作用上の次元的には離れてるのか？
観測上３次元的には離れてるとか距離って概念あるけど
これ本当に離れてるの？もっと言うなら高次元的観測では
どーなってるんだろうね？
まぁ、多分観測は無理なんだろうがｗ
２次元の住民が３次元を認識する方法ってどーしたら良いんだろうね？
なんかそこら辺の話が必要な気がしてくるわｗ


175: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 22:34:02.52 ID:7x+PlQOy

>>172
なるほど
四次元時空じゃないのかもな
超弦理論以外に空間を四次元以上で展開している理論はあるのかしら


177: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 23:08:03.60 ID:VBz/Ud5B

>>175
重力とかの扱いも謎だからねぇ
そもそも足の裏程度の原子の結束で
押し返される程度の力の筈なのに
銀河系がこの形なのも重力
謎多すぎだよ、宇宙


180: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 23:29:31.52 ID:+PNumhyq

>>172
おもしろいね。
ワープ航法やどこでもドアのヒントが隠されてるかもね。


181: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 23:33:21.97 ID:bTp2tQ/5

>>172>>175
まぁそうだよ。量子のもつれは勿論三次元空間(四次元時空)で観察した現象だけど
普通の人間は、この三次元空間(四次元時空)で起こる普通の事象すらも
なかなか簡単に理解する事が出来ない
つい次元を一つ落とした、二次元平面(二次＋時間)で考えしまう
図解なんてまさに二次元平面の情報だし、3Dでも疑似三次元なだけで実質は二次元平面だ

だからなかなか理解できない。

しかもヒモ理論なんてのは、素粒子は余剰次元の影響で成り立っていると考えるから
量子の実態を完全に捉えられないのは当たり前なのかもしれない


184: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 23:46:15.47 ID:bTp2tQ/5

>>172
いい着眼点だよ

三次元の我々から見たら
あたかも二つの粒子は「物理的に距離が離れてる」かのように観察される
しかし、もし違う次元から観察したらどうだろうか
それが我々が「波」と読んでいる量子の姿なのかも知れない

違う次元からみたら、この二つの粒子は物理的に離れた距離にあるわけではなく
同じ次元に張り付いた存在(波)なのだから
距離などなく同調するのが当たり前なのかも知れない

しかし三次元の我々はそれを観察できないから「粒子」と「波」という
量子の重ね合わせた構造として観察されるだけなのかも知れない

量子の本質の一端しか見えていないのだと思う


190: 名無しのひみつ 2012/07/16(月) 03:50:21.10 ID:RtT9DWBB

量子と重力を自在に操れるようになればまさに魔法の世界の到来だけど、
そこにたどり着くにはホモサピエンスの脳味噌の性能限界が一番のネックだな
「先」に到達する為には最終的には人工進化しかないんではって思える


194: 名無しのひみつ 2012/07/16(月) 10:48:38.26 ID:kX9ZraBX

だれかわかりやすく説明してー


196: 名無しのひみつ 2012/07/16(月) 11:21:20.35 ID:Mo7+WHzu

>>194
２０ｍ離れた原子同士で情報の共有が出来た
仮に光年単位で離れた場所でこの実験を行なっても
同じ結果がでる可能性があって
SFの亜空間通信とか出来る可能性が出てきた
そんな感じかな


173: 名無しのひみつ 2012/07/15(日) 22:31:11.55 ID:Y7LazC1v

実現まであと何歩？

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[ 192 ]
俺等が粒子と呼んでいるものは、点によって通常あらわされるが
実際には粒子の大きさは宇宙全体に及んでいる
[ 2012/07/16 21:07 ]
[ 193 ]
これはヤバイ
[ 2012/07/16 21:38 ]
[ 196 ]
２００４年にすでにNISTが原子のテレポートに成功させてる。
ただ、非局所性はランダム的な情報の共有しかできないので
意味のあるメッセージを伝達することは出来ない。
[ 2012/07/17 00:57 ]
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