google.com, pub-4426889494877513, DIRECT, f08c47fec0942fa0 【科学】ノーベル賞級の謎 ~ Delayed Choice Quantum Eraser ~: 虹と雪、そして桜

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2019/07/08

【科学】ノーベル賞級の謎 ~ Delayed Choice Quantum Eraser ~

光子ってのは、観測の仕方によって、波にみえたり粒子にみえたり・・・という不思議な性質があることがわかっていますが、個人的に不思議で仕方がないのは、"双子の光子"とよばれる、光子ペアの存在です。

まるで、"双子の光子"、まるで互いに意思疎通しているかのようなんです・・・

ちょっと解説してみます。

 

"双子の光子"は、

片方を調べて波だったら、もう片方も必ず波

片方が粒子だったら、もう片方も必ず粒子

と、互いにその状態が必ず一致します(下図がその実験図)。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/photon-entanglement.png

Nature Communications volume 8: 915 (2017)

日常の世界で例えてみましょう。

コインが2枚あるとします。

2枚のコインを同時にトスしましょう。

そして同時に裏表を確認します。

その結果、

必ず結果が一致するコインがあったら不思議じゃないですか?

 

"双子の光子"とは、そういう不思議な存在です。

お互いの状態がいつもピタリと一致するんです。

 

途中で片方の状態が変化すると、もう片方も、瞬時に変化します。

それがお互いの距離がどんなに遠くに離れていても

です。

 

たとえ、銀河の端から端まで離れていても、情報が瞬時に伝わるのです。

謎です。

 

しかし!

今回の話は、このことではありません。

もっと不思議なことがあるんです。

 

この"双子の光子"のつながりを、なんとか破壊してやろう!とした

いじわるな科学者がいて、いろいろとやったのです。

 

どうしたかというと・・・

"双子の光子"のうち、まず片方の状態を先に調べてしまいます。

そして、その後、もう片方の光子を、ずっと遅らせて調べて違う状態に導いてやろうとしたんです。

でも・・・ダメでした。

片方を調べてみて、波だと観察されたら、どうやっても、もう片方は必ず波として観察され、もし、片方が粒子だと観察されたら、どうやっても、もう片方も粒子として観察されるのです!w(゚ロ゚;w(゚ロ゚)w;゚ロ゚)w !! 

 

うーん・・・

なんか、驚きを伝えるのが難しいですね・・・(苦笑)

 

くじ引きで例えてみます。

同時にくじを引くと、いつも同じ結果を出す双子がいるとします。

この双子に時間差でくじを引かせる、ってことなんですが、

双子の一人が当たる → その後、双子のもう一人は、どうやっても必ずあたりのくじをひく。

双子の一人が外れる → その後、双子のもう一人は、どうやっても必ず外れのくじをひく・・・

こう書くと、少しは不思議さが伝わりますかね?

選んだくじの"状態"が常に一致している、

ではなく、

選んだくじの結果が一致するようにもう一人が"行動"する感じなんです。

光子の話にもどすと、

光子のひとつが粒子と確認される → その後、もう一つの光子は、必ず粒子検出用の機械に飛び込む

光子のひとつが波として確認される → その後、もうひとつの光子は、必ず波検出用の機械に飛び込む

わかりますか・・・?

粒子用と波用と、2つの検出器に飛び込む確率は半々になるようにセットされているのに・・・

光子は、まるで意思があるかのように、状態が一致する検出器を選んで飛び込むのです。

なんか不思議じゃないですか?

そもそも、よく考えると、先の光子と、後の光子と、どっちがどっちの運命を決めているのでしょうか・・・?

量子物理学者は、後の光子が先の光子の運命を決めている(未来が過去の運命を決める)・・・と、これはまたこれで奇妙な解釈をします(苦笑)。

後からくじを引く人の結果を、先にくじを引く方があらかじめ知っていて、その結果を事前に選択するって???

なんてややこしい・・・。

この現象は、Delayed Choice Quantum Eraser(日本語で、なんと訳したらいいのでしょう?)

といわれ、量子物理の世界ではとても有名な話で、実際に、実験で何度も確認されています。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/1920pxkim_etal_quantum_eraser.pngDelayed Choice Quantum Eraser

実験のセットアップ

(By Patrick Edwin Moran - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3215117)

いろいろな人がいろいろな仮説でこの現象を説明していますが、いまだ証明に至っていないそうです。

この謎を解明すればノーベル賞も夢ではないかもしれません。

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