奇妙な量子物理学の世界において、互いに相関を持つ2つの粒子は、たとえ何マイルと離れた距離にあっても、同じ運命を共にする。量子もつれと呼ばれるこの不思議な現象について、距離だけでなく、時間的に離れている粒子どうしでも互いに相関を持ちうることを、このほど2人の物理学者が数学的記述によって示した。
「ある量子状態を、途中の時間を飛ばして未来へと”送る”ことが可能だ」と、今回の研究論文の主執筆者である、オーストラリアのクイーンズランド大学の量子物理学者S. Jay Olson氏は話す。
通常の量子もつれにおいては、2つの粒子(通常は電子か光子)は密接に相関し、1つの量子状態(これにはスピンや運動量その他、多くの変動要因がある)を共有している。1つの粒子は、もう一方の粒子の状態を常に「知って」いる。量子もつれの関係にある一方の粒子の状態を測定すると、もう一方の状態も同時に定まる。
一方の粒子を、もう一方の粒子を抜きにして記述することが不可能であるならば、このことは理論上、空間だけでなく時間にも当てはまるはずだ。
主に物理学系の論文を扱うプレプリント・サーバー『arXiv.org』でこのほど公開された研究論文において、Olson氏と、同じくクイーンズランド大学のTimothy Ralph氏は、量子もつれを利用する既存の手法をもってすれば、量子メッセージをある場所から別の場所へ送信するだけでなく、過去から未来へ送信することも可能であることを数学的に示した。
「われわれの言うところの時間的もつれを利用すれば、(量子メッセージは)時間内を、途中のポイントを飛び越えて移動することがわかる」とOlson氏は話す。「数学的には何の違いもない。通常の量子もつれにおいてできることはすべて、時間的もつれにおいても可能なはずだ」
Olson氏はこのことを、『スタートレック』を例にあげて説明した。スコットをビームで遠い惑星にテレポーテーションさせ、即座に冷凍。エンタープライズ号が数十年後にやってきて解凍させ、年をとっていないスコットが復活するという例だ。
「通常考えられているような時間旅行とは言えないだろうが、途中のポイントを飛び越えることができる」とOlson氏は説明する。
英ノッティンガム大学の物理学者Ivette Fuentes氏はOlson氏らの研究について、昨年発表された中でも最も興味深い研究成果だと評価する。「量子もつれはある種の資源であり、それを使えば量子テレポーテーションや量子暗号技術など、さまざまな興味深いことが可能になるだろう」
興味深い応用例として、ブラックホールに情報を保存することが考えられると、英ノッティンガム大学の物理学者Jorma Louko氏は言う。
「粒子が存在しない状態を利用して、わずか数個の原子の中にたくさんの情報を保存し、後で他の原子からその情報を復元できるということを彼らは示した。その詳細はまだ解明されていないが、今回の論文著者が用いたアイディアが、いずれブラックホールという文脈でも応用可能になると私はみている」とLouko氏は語った。
さらに、Unruh効果など、まだ実証されていない理論を研究することにも応用できると期待されている。
「量子もつれは時間も超越」：研究論文 | WIRED VISION: