超光速通信は可能でしょうか？

ネットで調べると無理という話ですが、
例えば、光子をエンタングルメント状態にします。
それを、A研究所とB研究所へ光ファイバーで送ります。
A研究所では偏光板で上向きにします。
そうすると、B研究所では下向きが観測されます。
予め、上は”1”、下は”0”と決めておけばA研究所で
高速に上下を行えば超高速によるデジタル通信は可能ですか？

No.7 回答者： kothimaro 回答日時： 2017/01/29 09:26

「何ものも光速を超えて移動することは出来ない(アインシュタイン博士)」

　どうして、速度の上限は光速なのでしょうか。では、光とは何でしょうか。光は粒子でしょうか、それとも波でしょうか。それを考えるには、何故光は光速を超えて進まないのかがヒントになります。光が粒子であれば、更にエネルギーを加えると、幾らでも速く動きそうです。しかし、現実にはその様なことは起こりません。それは何故でしょうか。

　現在の物理学では、「超ひも理論」が最も有力視されています。そして、宇宙を次の様に想定します。
　宇宙開びゃくの瞬間、宇宙は非常にエネルギーの高い状態にあり、個々の「超ひも」は自由に空間を動き回っていました。しかし、宇宙のエネルギーが、100GeVになった時、「超ひも」は第三回目の相転移を起こしました。相転移とは、水蒸気が冷えて氷となる様な現象を言います。水蒸気として自由に動き回っていた水の分子は、冷えて相転移を起こし氷の分子として固定され、もはや自由には動き回ることが出来なくなります。

　ここからは、オリジナルです。
　ビッグバンの初期には、「超ひも」は光速を超えて自由に移動していました。しかし、宇宙のエネルギーの低下に伴い、宇宙は相転移を起こし、「超ひも」は固定され網状に繋がったと考えます。

　そして、その「超ひもの網」の上を、物質や光及び重力・電磁力・強い力・弱い力の4つの力は、振動として伝わると考えます。つまり、物質が移動して見える現象は、実は超ひもの物質としての振動が、次々と隣の超ひもに伝わる現象であると思います。そして、「超ひも」の振動自体が光速で伝わるので、何ものも光速以上で伝わることは出来ないのです。

　超ひも理論では、物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離Lと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間Sと言います。超ひもの振動は光速Cで伝わります。従って、
　光速C=プランク距離L÷プランク時間S=L/S= 1.616199×10-35ｍ÷5.39106×10-44秒=299,792.5㎞/秒となります。

　ここで注意したいのは、１本の超ひも上を光は光速で振動として伝わることです。そして、真空中も同じ光速で光は伝わります。これは単なる偶然でしょうか。
　真空中には、超ひもが繋がったものがあり、その上を光はそのまま光速で伝わっていると考える方が自然です。

　上記で述べた通り、幾ら光の質量が0でも、光が粒子なら、エネルギーを加えると更に幾らでも加速するはずです。なぜ、光の速度は299,792.5㎞/秒が限界なのか、そのヒントは１本の超ひも上を伝わる光の速度が光速であることにあると考えます。

　本来は、物質も光と同様に光速で「超ひもの網」上を伝わろうとします。しかし、「超ひもの網」である空間にはヒッグス場があり、物質がその中を移動すると、ヒッグス粒子が生じ物質にまとわり付き動き難さである質量を与えます。その為に、物質は光速未満でしか動くことが出来ないのです。

　私は、この理由により物質は光速未満でしか移動出来ないと考えます。相転移する前の宇宙は、超ひもが繋がっておらず、自由に飛び回っていたので、光は光速を超えて移動することが出来ました。インフレーション理論でも、宇宙開闢の一瞬あらゆるものは光速を越えた速度で飛び散ったと考えます。その後、宇宙は相転移し、超ひもが網状に繋がったので、光は光速で真空中を伝わる様になりました。

　この様に、光も物質も全てのものは「超ひもの網」上を波として表されます。超ひもの振動自体が光速cで伝わるので、何ものも光速を超えて移動することが出来ないのです。

まとめると、宇宙開闢のごく初期の光速を超えて膨張した時や、地球から遥か遠く離れ光速を超えて膨張している部分では、「超ひもの網」が形成されていないので、個々の「超ひも」は物質や光等として振動しながら、光速を超えて自由に動き回ります。

一方、「超ひもの網」が形成されている時や部分では、物質や光はその上を振動として伝わり、その振動自体が光速なので、「何ものも光速を超えて移動することが出来ない」のです。

質問者さん、この様に何ものも光速を超えることが出来ないので、超光速通信は不可能です。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://www.geocities.jp/labyrinth125064/hikarino …

No.6 回答者： eatern27 回答日時： 2017/01/25 11:28

#4さんへのお礼にある画像だけではどういう実験か正確にの分かりませんが、おそらく

http://laser.physics.sunysb.edu/~amarch/eraser/
で解説されているものと同様の実験が念頭にあるのだと思います。(丁寧に解説されているようなので、英語が苦でなければお読みになるといいでしょう)


おそらく、Dsの位置にスクリーンを置いた時に写る像が、偏光板の向きで変わる事をイメージされているのでしょうが、実際には何も変わらないはずです。Dsを見ているボブには、アリスが偏光板をどのように操作しているのかは何も分からず、お考えの方法では情報自体が伝わりません。

この実験で偏光板を操作することで干渉縞に変化が現れるのは、Dsに到達した光子のうち、相方が偏光板を通過できた(正確にはDpに到達した)ものだけを抜き出しているからです。
つまり、お考えの方法で情報を伝えるには、ボブはDsだけではなくDpからの情報も得る必要があります。Dp→ボブの通信が超光速でない限り、超光速通信にはなりません。

No.5 回答者： puyo3155 回答日時： 2017/01/22 15:29

それが量子コンピュータですね。

偏光を選ぶことは、量子もつれによる瞬時の情報のつたわりとは関係ないので、質問の方法では無理ですが、片方の量子状態の確定から、瞬時に別の状態が決まることを、通信やコンピュータの素子に利用することは論理的には可能です。物理的には、さまざまな壁があるので、言うは易し、行うは難しではありますが。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/01/22 15:25

＞光子を量子もつれの状態にしていれば、片方を上向きの偏光板に通すと、

＞もう一方は下向きの光が観測できるのではないでしょうか？

アリスは偏光板を縦にしているとします。
ボブは偏光板を横にしているとします。
エンタングルメントの関係で、アリスが縦偏光の光子を受けたら
ボブは横偏光の光子を受けるとしましょう。

アリスに横偏光の光子が飛んで来ればアリスは何も見ないでしょう。
その時ボブも何も見ないでしょう。
アリスに縦偏光の光子が飛んで来ればアリスはその光子を見るでしょう。
その時ボブも光を見るでしょう。

おおざっぱですが、この相関の一致が量子エンタングルメントです。

以上ですがどうやって情報を送りますか？　偏光板を回すくらいしか
やることはありませんが、アリスが90度偏光板を回すとアリスの光の
見え方が反転するでしょう。それだけです。
相変わらず相関はありますが、それは両者の光子の
受信結果を比べて初めて分かることであり、偏光板を回転させたことは
ボブには全く伝わりません。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。

確かにそれでは情報が伝わりませんね・・・

私の理解が間違っているかも知れませんが、これは以前何かの雑誌で見た、
量子消しゴム（quantum eraser）という実験で、いまいち理解していないのですが、
http://blogs-images.forbes.com/startswithabang/f …
これは、Polarizer（偏光板）を回転させることで、Dsでの干渉縞が現れたり消えたりする実験かと思います。

例えば、Polarizerの回転スピードが秒速10回の時には0、秒速20回の時には1とした場合、Dsを見ていればそのパターンの生成速度が変わるため、Dp側にいる人と、Ds側にいる人の間では超光速でデジタル通信ができませんかね？

お礼日時：2017/01/23 03:44

No.3 回答者： chiha2525 回答日時： 2017/01/22 11:04

量子は、自分で”どちらか”を決めることができないので、例え量子の遅延選択のように、（未来の）選択が過去に影響を及ぼしたように見えてもそれで情報を過去に送る（未来の情報を見る）ことはできません。

しかし、まっすぐに見えるこの世界が歪んでいるとみなして、それを貫く（本当に）まっすぐなルートが存在するとすると、遠回りな光の速度より早く情報を伝えたりできます。簡単には２つのブラックホールがつながってワームホールになっており、その片方を高速で移動させることでタイムマシンが論理的には可能、云々、という話があったように思います。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
ブラックホールのような理論上の話ではなく、もっとシンプルに、光子を量子もつれの状態にして、A研究所とB研究所に同時送信、A研究所で片方を上向きの偏光板に通すと、B研究所では下向きの光が観測できる。そうであれば、予め、上を0、下を1と読むと決めていれば、デジタル通信が出来るのではないかと想像したのです。

お礼日時：2017/01/22 13:26

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/01/22 07:58

無理。

>A研究所では偏光板で上向きにします。

偏光板は特定の偏光の光を「選び」ますが
変更はしません。

つまり情報を載せる手段が有りません。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
確かに、通常の状態ではそうだと思いますが、光子を量子もつれの状態にしていれば、片方を上向きの偏光板に通すと、もう一方は下向きの光が観測できるのではないでしょうか？
そうすれば、予め、上を0、下を1と読むと決めていれば、デジタル通信が出来るのではないかと想像したのです。

お礼日時：2017/01/22 13:23

No.1 回答者： だだじゃ 回答日時： 2017/01/22 03:55

可能です。