この動画では、量子物理学の根幹を揺るがす可能性のある新しい実験結果について解説している。従来、量子もつれなしには得られないはずの効果を、実際にはもつれていない粒子で再現したという研究が発表され、物理学界に衝撃を与えている。実験の詳細な仕組みや専門家の見解、そしてこの結果が物理学にとって何を意味するのかについて、分かりやすく説明している。
量子もつれの常識を覆す実験結果
量子もつれっちゅうのは、量子物理学を特別なもんにしとる現象やねん。せやけど新しい実験で、物理学者のグループがもつれなしに…もつれの効果を得られることを示したんや。こんなん不可能なはずやで。誰も何が起こっとるか分からへん。彼らは量子物理学を壊してしもたんやろか？ちょっと調べてみたで。
量子もつれっちゅうのは複数の粒子間の相関の一種で、めっちゃ遠い距離でも維持されるんや。距離を超えた相関っちゅうのは、違う場所にある物質や粒子が、お互いに関連した性質を持っとるっちゅうことやねん。距離を超えた相関自体は量子現象やない。君らのスマホの時計が世界中のみんなのスマホの時計と距離を超えて相関しとるのは、そもそも時計っちゅうもんがそういう目的で作られとるからや。
量子もつれの特殊性とベルテスト
量子もつれを特別にしとるのは、相関が量子効果なしには絶対に不可能なほど強いっちゅうことなんや。これを測定するために、もつれた粒子のいろんな性質を違う場所で測って、測定結果の相関を計算するんや。相関の強さが一定の境界を超えたら、これは本当にもつれであって、他の種類の相関やないっちゅうことが分かるんや。
これをベルテストって呼ぶねん。このアイデアを思いついたジョン・ベルにちなんで名付けられたんや。電話を発明したアレクサンダー・グラハム・ベルとは違うで。あっちは「聞こえますか？」って叫ぶアイデアを思いついた人やからな。それと、もつれた粒子は非局所的にお互いに影響を与えるわけやないで。
どうやってもつれた粒子を作るんやろか？実はそんなに難しいことやない。粒子間で共有できるけど、どの粒子がどの部分を持っとるか分からへんような量を持つプロセスがあればええんや。
典型的な例は、1つの光子が入ると2つの光子を出すタイプの結晶を使うことやねん。出てくる2つの光子の運動量は、入った光子の運動量と足し合わせて同じにならなあかん。運動量が保存されるからな。そうすると、光子がもつれることになるんや。
新実験の驚くべき結果
新しい実験でも光子を使っとるけど、セットアップはちょっと説明が必要やねん。ここに見えるように、4つのステーションがあるんや。これらは、レーザーを当てると時々光子のペアを放出する性質を持った材料なんや。そして2つの測定ステーションがある。1つはこの2つの発光装置から来る光子用、もう1つは他の2つから来る光子用やねん。
彼らがやっとることは、この2つにレーザーを当てて4つの光子を作るか（両側に2つずつ）、または2番目の2つでやるかっちゅうことなんや。光子だけからはどのペアの発光装置から来たかを判別するのが不可能になるようにやっとるんや。
各測定ステーションでは、位相シフト後の2つの光子間の干渉を測定するんや。重要なポイントは、この測定がベルテストやっちゅうことやねん。これは左右の光子がもつれとったかどうかの指標なんや。
理論と矛盾する結果
もつれてないはずなんや。なぜなら、もつれは各側にだけあって、側と側の間にはないからな。せやけど彼らが発見したんは、2つの側が実際にもつれとるっちゅうことやった。
著者らも本当の理由は分からへん。ただ推測しとるんは、彼らの設定では測定から光子の起源を突き止めることができへんっちゅう事実と関係があるんやないかっちゅうことや。彼らは今、さらなるテストをやっとる。
専門家の見解
New Scientistが何が起こっとるかについて、いくつかのアイデアを持った専門家を並べとる。ステファノ・パエサーニは、問題は事後選択にあるかもしれへんと言うとる。彼が言いたいんは、これらの発光装置は本来2つの光子を発射すべき時に、いつもそうするわけやないっちゅうことや。だから著者らは実際に4つの光子がある場合のデータだけを使うとる。
そこで何かが間違っとる可能性もあるけど、かなり標準的なことやと思うねん。ジェフ・ランディーンは、もつれなしにもつれを得ることができるけど、それは何の意味もないと考えとる。そうは思わへんな。
それからエフライム・シュタインベルクがおって、彼はこの実験にはまだ何らかのもつれがあると考えとる。確かに、それが僕の最初の考えでもあった。レーザーが実験の2つの側の間にもつれを誘発するんやないかと疑っとる。
レーザー光の複雑性と今後の展望
レーザー光は彼らが言うよりもずっと奇妙なもんやからな。いずれにしても、彼らが測定したと言うとることを測定したことは疑ってない。だからこの論文にはブルシット・メーターで10点満点中0点をつける。せやけど、これは何を意味するんやろか？
もしこれが正しくて、もつれなしにもつれを得ることができるなら、これは基礎的な危機やろうな。本当に不可能なはずなんや。あのNew Scientistの人が何を言おうとも関係ない。せやけど、量子物理学が死んだと宣言するにはまだちょっと早すぎる。今のところは、しゃっくりみたいなもんやな。せやけど、彼らがこれらのテストをやったらどうなるか見てみよう。
だからもしかしたら、もつれなしにもつれを持つことができるかもしれへん。次は何や？物理学なしの物理学か？もちろん、僕がただ理解してないっちゅう可能性もいつでもあるけどな。その場合、君らは今、僕の混乱にもつれとるっちゅうことやな。
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