広島大,量子チェシャ猫が文脈依存による逆説と実証

著者: 梅村 舞香

広島大学の研究グループは,見過ごされていた文脈依存性に着目し,その実証に必要な実験的条件を調べ,量子チェシャ猫が文脈依存によって成立する逆説であることを理論的に示し,さらに実証に必要な実験方法も示した(ニュースリリース)。

量子文脈依存性とは測定に応じて量子系が変化する性質のことで,量子力学での実在性否定の鍵となるもの。その結果,測定によってはお互い矛盾するような奇妙な性質が実際に観測される場合がある。

量子チェシャ猫逆説は,中性子や光子などの量子的粒子とそれらの属性であるスピンや偏光などが分離して,それぞれが異なる経路を独立に移動した結果が観測されるという逆説で,これがあたかも実際の物理的状況であるとの誤解を与えかねない状況にあった。

そこで研究グループは,見過ごされていた文脈依存性に着目し,その実証に必要な実験的条件を調べた。

光子の場合,物理的な自由度は光干渉計の光路と偏光の二種類で,光子の初期状態を光路と偏光の量子もつれ状態にする。この状態に対して,干渉計の一方の出力の測定と直線偏光の測定を上手に組み合わせた測定を行なうと量子チェシャ猫逆説が成立する状況になる。

光路と偏光の場合,文脈依存性の実証のために必要な条件は3つある。ベルの不等式と同様に古典的な実在論が成り立っていれば,それらが起こる確率の和が量子チェシャ猫の起こる確率よりも大きい,という不等式の関係が成立する。

3つの条件のうちの1つは光路2の確率,もう一つは干渉計出力の偏光の確率だが,問題はもう一つの条件が不明な点だった。さらに測定は量子系を変えてしまう可能性があるため,それぞれの確率を量子チェシャ猫の成立の下で検証する方法も問題だった。

研究の結果,3つめの条件は光路と偏光の相関の確率であることが分かった。さらに偏光光学素子を上手く使えば,これらの確率を実際に測定できることも分かった。

3つの確率は理論的にはすべてゼロになる一方,量子チェシャ猫の起こる確率は明らかにゼロではないので,不等式は破れる。したがって量子チェシャ猫は文脈依存で成立する逆説であることが分かった。

この結果は,対象物が仮に測定方法に依存しない物理的実体と考えると,異なる測定を組み合わせた観測結果を説明できないことを意味する。量子チェシャ猫の観測結果が実際の物理的実体を示すとは限らないことになる。

研究グループは,今後は同様な量子逆説を文脈依存性から統一的に調べることによって,現代の計算機を凌駕する量子計算のような古典的現象を超越する量子技術の可能性を最大限に引き出すための知見が得られることが期待できるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 横国大とKEK,量子科学に関する研究を推進するための連携協定を締結

    横浜国立大学と高エネルギー加速器研究機構(KEK)は,2025年10月17日に量子科学に関する研究を推進するための連携協定を締結した(ニュースリリース)。 世界的に注目されている量子技術は,未来社会に向けて革新的なイノベ…

    2025.11.10
  • フォトニクスのアカデミー賞、SPIEプリズムアワード2026の最終候補者が決定

    国際光学・フォトニクス学会(SPIE)は,2026年Prism Awards(プリズムアワード)の最終候補製品を発表した。 Prism Awardsは「フォトニクスのアカデミー賞」とも称される国際的な表彰制度であり,光学…

    2025.11.07
  • 量子研究の卓越を称えて――TOPTICA,BEC 2025で画期的成果を表彰

    光学技術メーカーのTOPTICA Photonics SEは,スペインで開催された国際会議「Bose-Einstein Condensation 2025(BEC 2025)」において,超低温量子ガス分野で顕著な業績を挙…

    2025.10.27
  • 科学大,進化した量子誤り訂正法を考案

    東京科学大学の研究グループは,大規模量子計算の実現に不可欠な「量子誤り訂正技術」において,理論上の性能限界に極めて近い効果を持ちながら,高速に訂正する手法を発見した(ニュースリリース)。 実用的な量子アプリケーションの多…

    2025.10.22
  • 富士通と産総研,量子技術における連携協定を締結

    富士通と産業技術総合研究所 量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター(G-QuAT)は,量子技術における国際的な産業競争力の強化に関する連携協定を,2025年9月26日に締結した(ニュースリリース)。 この協…

    2025.09.29
  • 産総研ら,量子コンピューター参入促進へ報告書公開

    産業技術総合研究所(産総研),理化学研究所,日本電気,富士通は,大規模量子コンピューターシステムに向けた俯瞰図・ロードマップの策定の第一報として,超伝導方式のサプライチェーンに関わる技術報告書を公開した(ニュースリリース…

    2025.09.25
  • 東大ら,量子コンピューターのノイズを効率よく除去

    東京大学とマサチューセッツ工科大学は,有用な量子コンピューターの実現に欠かせない魔法状態のノイズを効率よく取り除く新しい方法を開発した。(ニュースリリース)。 従来のコンピューターは0と1のどちらかを表すビットを単位とし…

    2025.09.19
  • 京大ら,多数の光子のもつれの一括測定に成功

    京都大学と広島大学は,多数の光子からなるW状態と呼ばれる量子もつれ状態を,一括で一度に識別する,もつれ測定の方法を新たに開発,さらにその実証実験に世界で初めて成功した(ニュースリリース)。 電子や光子などの個々の量子状態…

    2025.09.19

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア