「量子もつれ」の様子を初めて捉えた画像、グラスゴー大学研究チームが公開

英グラスゴー大学の研究チームが、量子もつれと呼ばれる物理現象の様子を画像に捉えることに成功しました。この画像では2つの光子が、わずかな時間ながら相互作用して物理的状態を共有している様子を示しています。われわれ一般人にはよくわからない話ではあるものの、量子もつれは2つの粒子が何の媒介もないにもかかわらず同期して振る舞う、非局所効果を産み出す現象で、これはアインシュタインの特殊相対性理論に反する現象とされます。

研究グループは、ベル・エンタングルメント(ベルのもつれ)とも呼ばれる量子もつれ状態をイメージとして捉えるために、量子光源からもつれた光子の流れを生み出す装置を開発しました。この装置を通過するとき、光子は位相を変化させます。そしてその光子ともつれ合う"双子"を発見したときにその状態を超高感度カメラが撮影します。

量子もつれは量子力学の柱となる部分で、2つの粒子がもつれの状態にある場合、それらがたとえ非常に遠く(極端に言えば何光年も)離れていたとしても、一方に何らかの変化が生じれば、同時にもう一方にも変化が生じるとされます。もしも局所的に何か別の粒子が2つの粒子間に媒介しているのであれば、その粒子は光の速度を超えていることになり、アインシュタインの特殊相対性理論に反しているように思えます。その様子を、アインシュタインは「不気味だ」と述べたといわれています。

しかし、物理学者ジョン・ベルはこの2つの粒子はなにかが媒介するのでなく、分け隔てられないひとつの系を成していると捉え、系の中でなにかが起これば、その系全体に瞬時に、非局所的に影響を及ぼすと考えました。

この量子もつれの概念は、量子コンピューティングや暗号化などの実用的なアプリケーションで使用されています。ただ、これまでその現象をイメージとして捉えられたことはありませんでした。

研究チームの学者らは、おそらくこの画像が量子コンピューティングの分野を発展させるのに役立つ可能性があると考えています。