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量子テレポーテーションを使った超光速通信の方法を、下記のように思い付いたのですが、それは可能でしょうか。

(1) 離れた所にアリス(送信側)とボブ(受信側)がいる。
(2) アリスとボブはすでに量子もつれ状態の粒子の片方を、それぞれかなりの数持っている。
(3) アリスはある決められた時間のピッチ(仮に5分とします)で粒子の性質を観測する。また、ボブは四六時中、5分ピッチで粒子の性質を観測している。
   初めにアリスが1個の粒子を観測する。
   次に5分後に1000個の粒子を観測する。
   次にまた5分後に1個の粒子を観測する。これが、今からボブに通信を送るよという合図になる。
(4) アリスとボブは事前にモールス信号のように数を文字に変換する暗号を決めていて、5分ピッチでアリスが観測している粒子の「数」の情報を、ボブも5分ピッチで観測して得ることができ、結果文字として伝えられる。スピンの向きではなく、あくまで粒子の性質が確定した「数」を観測する。

条件を同じにするために、地球上でこの実験を行う。例えばアリスのいる場所の地球の裏側にボブを配置して観測する。

以上になります。当方、全く物理の法則とか計算式についてはずぶの素人ですが、相対論とか量子論を「ニュートン」や「日経サイエンス」を読んで思いを巡らすことは大好きです。
何を馬鹿なことを言ってるんだと思われるかもしれませんが、教えてください。よろしくお願いします。

A 回答 (4件)

ボブは具体的に何を測定し、


どういう結果になったらアリスが観測したと判定し、
どういう結果になったらアリスが観測しなかったと判定するとおっしゃっていますか。

量子対としてよくあるシングレットの量子対を想定しますと、
アリスが観測をした場合
・アリスはアップの粒子を観測し、ボブはダウンの粒子を観測する
・アリスはダウンの粒子を観測し、ボブはアップの粒子を観測する
がそれぞれ1/2の確率で起こります。

アリスが観測をしなかった場合
・ボブはダウンの粒子を観測する
・ボブはアップの粒子を観測する
がそれぞれ1/2の確率で起こります。

今、ボブはアップの粒子を観測したとしましょう。
「ボブがアップの粒子を観測する」というのは、アリスが観測していてもしていなくても起こり得ることですので、少なくともアップかダウンの観測ではアリスが観測したかどうかについて何も情報を得る事はできません。
ボブが何らかの観測である結果を得たとしても、ボブには「必ず起こる事が起こった」のか「確率50%で起こる事が起こった」のか、あるいは別の確率だったのかは分からないのですよ。
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この回答へのお礼

大変よく解りました。基本を理解していなかったことを反省しています。
自分の勘違いは、アリスが量子もつれの粒子の状態を観測し確定した時点で初めてボブの対になる粒子の状態に反映されると思っていたことです。
解かりやすい丁寧な解説をしてくださり、ありがとうございました。

お礼日時:2017/09/09 10:34

なぜそれで信号が送れると考えるのか分かりません。

具体的にはボブはどうやってアリスが観測したかどうか知ることができるのでしょうか?
(アリスが観測しようがしまいがボブの観測結果に変わりはない、と考えられます)
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まあ、デバイスとしての基礎現象と、そこに載せるデジタル信号や変調を混同しているので、質問のアイデアは、いいとか悪いとかいうレベルのものではないですね。

ただ、量子コンピュータの概念はそんなものです。もちろん、乗り越えるべきことはたくさんありますが、基本情報が、光速を超えて伝わるんだから、工夫すれば情報が送れるってことですね。

例えば、半導体素子が初めてできたとき。トランジスタ、IC、レーザー、光ファイバー。みんな、原理がわかって、それが現実化するまでに、何十年もかけて、壁を乗り越えてきました。出来てしまえば、あたりまえのことが、構想のだんかいで非現実に見えるのは、なんでも同じこと。半導体のデバイスの高速化、集積化は限界にきており、他の原理をさがすモチベーションは高まっている。意外と実現ははやいかもしれませんね。
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あなたの方法で超光速で情報を送ることを考えた学者はたくさん居ます。

なぜそれが生き残っていないのか、物理数学的に精密に計算を行うと、ハイゼンベルクの不確定性理論が介入してきて意味のある情報は送れず、何回か同じ文章を送ったはずなのに、情報はデタラメになってしまうのです。
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