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量子もつれの雑な説明

巨人が日本シリーズに進出してしまいましたね。

現在名古屋の実家に帰った妻にこの現実が受け入れられているか心配ですが、本題です。

前回持ち越した「量子もつれってなに?」について説明したいと思います。しかし、私もそこまで詳しいわけではないので、かなり無謀なところもあるでしょうが。とりあえず現時点で私が「こんなことなんじゃないかな?」と考えていることを書いてみます。数式に頼らず、概念的なことを例え話を使って何とか書いてみます。もっとよく理解していらっしゃる方がこの記事を読んで、「そりゃおかしいだろ」と思ったら、遠慮なく「バーカ」と思ってください。

せっかくなので、野球の話でいきます。野球に興味のない方もいるかと思いますが、そこは何とか雰囲気だけでついてきてください。

今年のドラフトの超目玉のK投手。サウスポーで軽々150km/hの速球が投げれてコントロールも抜群、50年に一度の逸材といわれています。当然全球団が欲しかったんだけど、なぜか「横浜か巨人にしか行かない」と言い出し、結局ドラフト会議で横浜と巨人のくじ引きとなりました。箱の中にアタリくじ1つとハズレくじ1つが入っていて、両チームの監督が1つずつくじを引きました。まだ開封していないのでくじの結果は分かりません。このときのことを考えます。

当然ですが、横浜がアタリくじを引けば巨人はハズレくじを引きます。逆に、横浜がハズレくじを引けば巨人はアタリくじを引きます。つまり、横浜の引いたくじの種類によって、巨人のくじの種類がおのずと決まります。このように片方の状態が確定すると、もう片方の状態が確定するという状態が、「量子もつれ」とイメージ的には同じなんです。とりあえず、ここでは「量子もつれもどき」と呼んでおきましょう。強引に量子力学的にいうと、くじを開封する前のこの状態を「横浜がアタリくじを引いて巨人がハズレくじを引く状態と、横浜がハズレくじを引いて巨人がアタリくじを引く状態の重ね合わせの状態」といいます。

突然何を言い出すんだと思われる方も多いでしょう。「ただの言葉遊びだろう」、「話をややこしくしただけ」って思う人も多いでしょう。私もそう思います、この時点では。結局のところ、確率50%でどちらかがアタリくじを引き、もう一方がハズレくじを引くのは変わらないんだから。

しかし、来シーズンのことを考えると、決定的に違います。通常の(古典力学の)世界では、くじを開封し、どちらかがK投手を獲得します。横浜が獲得すれば、「来シーズンは3位以内に入って、夢のクライマックスシリーズに進めるかも。(ワクワク)」と思うだろうし、巨人が獲得すれば、「来年も巨人が優勝するのかなあ(ションボリ)」と思うわけです。

しかし、量子力学の世界だと、摩訶不思議な進行をします。そもそもくじを開封しません。くじは重ね合わせの状態のままなんです。おそらく、K投手は横浜なのか巨人なのかはっきりしないままプレーして来シーズンを終えます。その結果、「横浜が優勝して巨人が最下位」「横浜が最下位で巨人が優勝」「横浜が2位で巨人が5位」...などなどの重ね合わせになるんです。量子力学って、大体こういうイメージなんです。唖然とされた方も多いでしょう。「なぜ?」といわれても、それがミクロな世界を記述する量子力学の世界なんだとしか、私には言いようがありません。こんな摩訶不思議な世界で、片方の状態が確定するともう片方の状態が確定するという状態が「量子もつれ」なんだということで、おおよそ良いのではないかと思います。

この説明を読み終わっても、私が横浜ファンだということが分かっただけで、量子もつれについては余計分からなくなってしまったでしょうか?まあ、何が分からないかが分かったというだけでも、相当な進歩だと思います。私なんぞ、何が分からないかが分からないなんてのは、よくあることですから。量子もつれを応用した「量子テレポーテーション」や「量子コンピュータ」にご興味のある方は、リンク先をどうぞ。一般向けの本もたくさん出ていると思います。


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テーマ : 自然科学
ジャンル : 学問・文化・芸術

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プロフィール

バラッくま

Author:バラッくま
色々あったのち東京深川在住の科学技術系の研究者。
クマに似ている。最近はカピバラにも似ている。
専門: 量子エレクトロニクスなど。
休みのときは、(有休を取ってまでして)落語、スキューバダイビング、スポーツ観戦(相撲など。両国が近いのでうれしい。)、音楽鑑賞などを少しずつ。

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