※このスレ主が言うことは間違いではないんですが、ある側面しか語っていないので齟齬が生じています。最後に管理人なりの解説をつけておきます

1: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:19:45 ID:dTQ
今日の昼間から夕方にかけて、中国の量子テレポーテーション云々っていう記事がいくつかのまとめサイトに載ったが、
あまりにも誤解が広まりすぎてるので、一言物申したい
no title

2: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:20:20 ID:y5j
言って言って
ファックスみたいなもんなんでしょ?

3: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:21:44 ID:dTQ
まず、量子テレポーテーションによる情報伝達は光速を超えない
これは教科書はもちろんwikipediaにも載ってる基礎中の基礎であって、なんで
量子テレポーテーション=超光速通信っていう誤解が広まってるのか理解できない

28: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:38:00 ID:ktO
>>3
は?馬鹿じゃねーの?
時間の概念を超越して一瞬で伝達されてるんだから光速だろうが光速の億倍だろうが京倍だろうが
越えてるよ?

34: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:41:20 ID:dTQ
>>28
だから伝達されてないって。
伝達が完了するのは、古典チャンネル通信の後なの。それまでは一切の情報は伝わらない

4: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:21:50 ID:CYU
あれでしょトンネル効果的な

5: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:22:00 ID:L8C
2つに割ったなんかの片方をいじるともう片方もなんかなるから
光速以上の速度で情報伝達できるじゃね!

っていうのが誤解?

6: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:23:59 ID:znD
必要な情報送るのが古典的手段に頼るから量子通信は既存の速度と変わらんてやつだろ?
それがそうでもないんじゃね?って話になってきたんだと思ってた

14: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:29:27 ID:dTQ
>>6
そう。
量子テレポーテーションという物理現象が起こるための手順の一つとして「(光速を超えない)古典チャンネルによる通信」が含まれてるから、どう頑張ってもこれに制限される。

7: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:24:59 ID:evN
物そのものが瞬間移動するんじゃなくて同じ振る舞いをもった量子同士が離れてても同じ振る舞いをするってやつじゃないの?

10: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:27:05 ID:Qph
ダブルオークアンタ作った方が早いんじゃね
no title

11: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:28:11 ID:PHE
わりぃな界王様
no title

12: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:28:15 ID:yLq
量子テレポーテーションは空間的な距離を考慮しなくていい
って聞いたけど何がちゃうの?

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21: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:32:15 ID:dTQ
>>12
確かに空間距離には寄らない(実際に実験するのは難しいけど)で遠距離地点に量子状態を再生できる
だが、その量子状態の再生には古典チャンネルが必要だから、光速は超えない

24: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:33:58 ID:y5j
>>21
SFで読んだのは光速超えてるけどチャンネルってのが必要なのね

17: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:30:25 ID:2kl
量子テレポーテーション通信は富士通と東大が成功してなかったか

27: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:36:34 ID:dTQ
>>17
量子テレポーテーション自体は世界中でいくらでも実験されてる
俺も論文を読み込んだわけじゃないから正確なことは言えないが、この研究のウリは単純に距離と、実験室ではなく屋外で実験したってことだね
まあそれも初めてではないけど。例えばオランダのデルフト工科大学なんかも、キロメートルオーダーの屋外テレポーテーションはやってるし

23: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:33:53 ID:KD4
詳しく知ろうとすればするほど大したことじゃなくねって気持ちになってくるよなこれ

25: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:34:46 ID:yLq
つまり情報を量子化する、そして量子化された情報を読み取るのに時間がかかる
ってことが言いたいと?

26: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:35:55 ID:2kl
まあ、量子通信の最大の利点は通信経路途中で情報を盗み見る事ができないことなんだけどな

31: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:38:51 ID:dTQ
>>26
あたりにも関係があるけど、もう一つ言いたいことは、量子テレポーテーションそのものを用いてデータ通信をするわけじゃないこと。

量子テレポーテーションの主な役割は、量子暗号鍵配布のための中継技術として。

量子暗号通信のプロトコル(BB84)では、光子を遠距離まで飛ばす必要がある。しかし光ファイバでは途中で信号が劣化して光子がロストする確率が高い。普通の光通信なら中継器で信号を増幅すればいいだけの話だが、
量子信号は増幅できないことが数学的に証明されてる(量子複製不可能定理)。そこで、量子テレポーテーションを使えば、光子を劣化させずに遠距離まで運べるね、ということで研究されてる。
量子テレポーテーションそのものには、高速性や秘匿性は必要ないし、通信データ本体をエンコードしてあるわけでもない。

32: 瀧澤ルンルン 2016/09/20(火)20:39:12 ID:tw@OrzTaki
移動はしてないけど
2つの動きが完全にシンクロしているからめっちゃはなしても通信できるやんってことだろ

35: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:43:17 ID:AJL
まず量子テレポーテーションが何かを簡単に説明してくれ
まるでわからん

36: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:43:54 ID:OAU
同時じゃなくてこう動きますよっていう情報を受信したらそう動くってこと?
今までと同じじゃん

39: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:45:47 ID:dTQ
>>36
いわゆる重ねあわせ状態を転送できる点が古典通信と根本的に違う。

37: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:45:22 ID:yLq
□→→→遅い(暗号化)→→→□
○→→→時間差なし(暗号鍵)→→→○

○+□
で初めて情報が読めるようになるから情報伝達速度は変わらない
これが1が言いたいこと

42: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:49:37 ID:dTQ
>>37
その例えだと、「なんだ、結局”箱の中身”は光速を超えて伝わって、人間がそれを知れないだけじゃん」
ってことになっちゃうから、ちょっと注意が必要だけど、まあ大体のイメージはそんな感じ。

44: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:51:26 ID:HCJ
>>42
俺全く知識ないけど、量子もつれってそう言う性質だと思ってたんだけど違うわけ?

47: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:57:25 ID:dTQ
>>44
量子テレポーテーションと量子もつれはまた違った概念だよ(量テレポーテーションのためには量子もつれが必要だけど)
まあなんていうか、箱に中身があるっていうイメージがちょっと違う。古典通信前の受信側の状態は混合状態って言って、量子状態ではないから。

49: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:58:40 ID:HCJ
>>47
????
テレポーテーションがもつれの結果じゃないの?

59: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:05:09 ID:dTQ
資料によっては、まさに>>49の論調で「量子もつれ」自体を使って通信できる!って書いてあったりするのがややこしい。

量子テレポーテーションは、もつれ粒子A-Bが会った時、3つ目の粒子Cに伝えたい情報をエンコードして、
C-A間を特殊な操作(古典通信含む)をすると、B=Cになるっていう現象だから。粒子は3つ必要。

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62: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:13:20 ID:AJL
>>59
特殊な操作って具体的にどんな操作?

63: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:18:05 ID:dTQ
>>62
専門用語ではベル測定っていう。まあC-Aを強制的にもつれさせると言ってもいいし、CとAがどのくらい似ているかを測ると言ってもいい。
ざっくりいうと、A-Bは元々もつれっていう「関係性」がある。ここで、C~Aの関係性を測定する(ベル測定)
すると、A-Bに関係性がある、C-Aの関係性を測定した。じゃあ、C-Bの関係性もわかるんじゃね?ってなる。
これを古典通信で情報補完すると、実はC-Bの関係性はB=Cでした、っていうのがわかる
これが量子テレポーテーション。

64: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:21:24 ID:AJL
>>63
その測定はどんな装置で出来るの?
できればその原理も知りたい

66: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:30:32 ID:dTQ
>>64
まあ場合によって違うけど、例えばビームスプリッターっていうプリズムに光子を通して後にAPDっていう光子検出器でキャッチする。

68: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:38:09 ID:AJL
>>66
全く原理が見えてこないんだけど
その通す光子はこの場合(ACの測定)AなのかCなのか
その検出器で何が分かるのか
ざっくりじゃなく全部具体的に説明して欲しい
これだけでは古典通信が必須かどうかなんて何も分からない

69: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:43:53 ID:ktO
>>68
全くそのとおり
古典通信を通すしか確認のしようがないから、
必須だと思い込んでるだけ

72: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:51:01 ID:dTQ
>>68
全部を具体的に知りたいなら是非論文を読んでくれ。言葉で説明するには限界がある。それにいくつか方式があるし。
ビームスプリッターに入れるのはAとCの光子。APDも2つ用意する。
ここで、APDが2つとも反応するか、反応しないか、片方どちらかが反応するか、で4種類の測定結果が得られる(APDが反応しないのは単に光子ロスかもしれないから、厳密にはもっと工夫されてる)。
とにかく実験結果が4種類のうちどれかが得られるのが重要。古典通信でこのうちどの結果が得られたのかをBに伝えて、それに応じて
1.何もしない
2.X回転
3.Y回転
4.Z回転
の操作をBの粒子に行うと、B=Cになる。この古典通信を受けるまで、Bは自分の粒子にどの制御をかけていいのかわからず、情報は取り出せない

78: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:03:19 ID:AJL
>>72
外部にまる投げするんじゃこのスレの意義が無くならないか?
その論文も言葉で説明してあるんだろうし
やっぱり順を追って分かるように説明して欲しい

今のところの疑問点
何のためにビームスプリッターを通すの?
回転ってのは日常会話で言う回転なのか?それとも用語?
その回転でCに変化があるの?

84: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:09:28 ID:dTQ
>>78
ビームスプリッターによってAとCが干渉して、APDにどういうふうに出力されるかどうかが決まる。これがAとCの関係性を調べてるってこと。
回転は量子状態の回転だから、業界用語かな。スピンだったら実空間で想像してもいいんだけど、光子に偏光だと想像はしにくいかな。いずれにしても偏光板とかを通すことで行う
Cはベル測定のあとはAPDに吸収されちゃって完全に壊れちゃうから、それ以降は関わってこない

89: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:20:39 ID:AJL
>>84
実験の手順なら書ける?
まずある地点で光子を発して云々
次にどこどこで測定をして云々
その結果こうなったらこれがわかって云々
これを知ってる前提の情報ばかりだから分からない

91: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:39:34 ID:dTQ
>>89
件の中国のチームがどういう方式でやってるかは、論文をちゃんと精読しないとわからないから、あくまで一般論な

1.まず偏光がもつれた光子対をつくる。レーザーから発射された光子1つを非線形結晶みたいな特殊な結晶に入れると、偏光がもつれた光子が2つ出てくる。これをA-Bとして別々のファイバに入れる。
ちなみに、この光子対が具体的にどんな偏光を持ってるか問わないが、必要なら予備実験で調べておけばいい。
2.別のレーザーから、任意の偏光(これが”情報”)を持つ光子を発射する。これをCとする。
3.AとCが、同時にビームスプリッターに入る(もちろん、同時に入ってくるようにレーザーのタイミングなどは絶妙に設定されてる)。この時、Bはまだ何もされずにファイバの中を通ってる。
4.光子検出器が反応する。その情報はPC(通常は高速に応答できるFPGAを使う)に送られて、4種類のうちどれだったか、Bにはどういう制御をすればいいかを判断し、Bのファイバの出口に仕掛けられている実験装置(偏光板など)に指示が送られる。
5.Bがファイバから出てくると、既に「古典通信」を受けてスタンバイされた実験装置にBが入力し、適切な処理をされて出てくる。この時点で、BにはCの情報が乗っている。
6.処理後のBは、「本当にCになったか」を確かめるためにやはり偏光板やAPDによって測定される

45: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)20:55:35 ID:znD
箱の中に赤と白の玉が一個ずつ入ってる決まりで、一個ずつ別の箱にわける
それをすごい距離はなして、どっちか開けると中身は赤だった
てことは離れたもう片方には白が入ってるのがわかるじゃないか
距離無制限で情報が伝わったぞ!すげー!
てことだろ?

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52: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:00:16 ID:dTQ
>>45
それって情報が「伝わった」わけではないじゃん
北極にA君がいて、南極にB君がいたとして、A君が箱を開けて赤だと知った。
でも、B君は「A君が今箱を開けて玉の色を確認したぞ」ってどうやってわかるの?

53: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:02:35 ID:znD
>>52
つまり、その情報を送るために古典的通信が必要だから、既存の速度を超えないってことだろ?
量子テレポーテーション自体はなんら不可思議な現象ってわけでもないと思うんだよな

54: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:03:16 ID:ktO
>>52
電話をすれば伝わるよね
でも、電話をしなくても北極のA君が開けた箱の中が赤い玉なのは変わらない。
つまり電話しなくても、南極のB君の箱の中が白い玉なのは光速を越えて確定する。

61: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:11:20 ID:dTQ
>>54
「情報が伝わる」っていう概念を勘違いしてないか?B君が知らなきゃ意味がない
そもそもA君は「こっちの玉が赤ならあっちは白、逆もまた然り」っていう情報を元々持ってるんだから、確定も糞もない。

67: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:31:18 ID:ktO
>>61
A君とB君の距離が1光年だとして
A君が箱の中の赤い玉を確定させた後の一秒後にB君が箱を開けたなら
B君の箱の中が白い玉なのは100%確定している。例え一秒後であってもB君の箱の中が赤い玉の確率は0%であり
光速を越えて確定している。

70: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:44:09 ID:dTQ
>>67
何度も言うけど、B君の視点では自分の玉の色が分からないことには変わりないでしょ?
この議論はJJサクライ「現代の量子力学」にも書いてあるから是非読んで欲しい

71: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:46:46 ID:ktO
>>70
B君の視点=つまり主観ではそう
だが相対的には確定している。この事実にB君の視点=主観は必要ない

73: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:00:55 ID:dTQ
>>71
主観は必要ないけど測定は必要だよ
量子もつれ対の片方だけを測定するともう片方は完全混合状態になるっていう定理があって、つまり情報は消失する。

ちなみに、本当は確定していて人間が知らないだけ、っていう理論はまさにアインシュタインの理論なんだけど、その理論では
基底変換…例えば玉の色じゃなくて大きさを測定しようって勝手に変えてしまっても相関が持続するのは同説明する?(ベルの不等式はまさにここを突いてる)

51: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)21:00:14 ID:AJL
イメージや例えで語って誤解が解けるはずが無い
※ところがそれが量子論なんですよね…
アインシュタインやシュレディンガーも、そこがどうしても腑に落ちなかったらしいですが・・・

74: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:01:27 ID:VsA
今きて読んだが
さっぱりわからん

75: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:01:41 ID:ktO
つまり、お前が何かを確定させると
100億光年彼方にまで影響を及ぼし宇宙に絶大な影響力をもたらすことが出来るということ
近い将来中学か高校の教科書に載るレベルの話

80: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:04:06 ID:a6s
量子テレポーテーションって何?
量子情報を光速で運ぶってこと?

81: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:05:17 ID:a6s
これでどういうことができるようになるの?

86: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:10:26 ID:a6s
物理学をちゃんと学んだことがない人々が付け焼き刃の知識であーだこーだ言ってるようにしか見えない

92: 名無しさん@おーぷん 2016/09/21(水)11:20:21 ID:3ZE
観測されて確定済みかは判別できるの?
たとえばa,b間で量子もつれ状態であるとき
aで観測した量子?素粒子?をb単独で観測済みかは判別できるの?
※できない。とされています

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90: 名無しさん@おーぷん 2016/09/20(火)22:29:49 ID:JJ4
このスレIQが上がったり下がったりで疲れるな

※まず「量子テレポーテーション」という言葉が2つの意味合いで語られることが多いのが問題です。
EPRパラドクスが想定する、ある粒子が壊れてスピンしている2個の粒子に分かれたケースにおいて、この粒子はスピンの方向が必ず逆になることが分かっています(元々の粒子がスピンしていないので、1つが上向きのスピンならもう片方は必ず下向きのスピンになる、合わさって±0になる、といったイメージ)。こうした状態を量子もつれ(量子エンタングルメント)と言います

で。スレの中で何度か出てきてましたが、SF等で見られる「量子テレポーテーション」は何万光年も離れたA地点とB地点に量子もつれの関係にある粒子を配置して、A地点の粒子を観測したとすると、自動的にもうB地点の粒子のスピン方向も決定されることになります
→「俺の粒子が上向きスピンだから、B地点の粒子は下向きスピンだな」
という具合です。つまりB地点(の粒子)の情報が光速を超えて瞬時に伝達されたことになるわけですね

ところがです。この考え方も正しいのですが、実はこうしたパターンの場合「自分が観測してA地点の粒子が上向きだと分かったのか、それとも、B地点で先に観測していてその結果B地点の粒子が下向きスピンだと決定されたのか」、この判別がA地点からはできないということになります
これはつまり、SF的な意味での「量子テレポーテーション」だけでは意味のある情報は送れないということになるわけです。意味のある情報とするためには古典的な通信手段(電波による通信など)が必要になるってことですね

そこで考え出されたのが、粒子を3つ使うことで量子状態を送ることが出来る、スレ主さんが力説している意味での「量子テレポーテーション」という手法です。そう、つまり「量子テレポーテーション」という言葉自体が人によってイメージしているものが違うので、このスレのような齟齬が起きているということになるわけなんですね

この真の意味での「量子テレポーテーション」の詳細は記事内でスレ主さんが説明している通りですので割愛しますが、非常にややこしいですよねw


引用元: ・http://hayabusa.open2ch.net/test/read.cgi/news4vip/1474370385/