同じ物体でも視点が違えば、全く異なる形にみえることがあります。
米国のハーバード大学で行われた研究によれば、これまで別物だと考えられていた「通過可能なワームホール」と「量子テレポーテーション」が、実は同じ現象に対して異なる解釈をしていたに過ぎないことが実験的に示されました。
現在物理学者たちの大きな悩みのタネの1つが、非常に小な世界を説明するための量子理論と、星が発する重力など非常に大きな世界を説明する一般相対性理論に、全く互換性がないということです。
しかし新たに行われた研究では量子プロセッサーに通過可能なワームホールの特性を疑似的に組み込むことで、量子力学と相対性理論の結び付けに成功します。
さらに「量子もつれ」の状態にある量子をワームホールの端と端に配置することで、量子の情報がワームホールの内部を一瞬で通過する「ワームホールを用いた量子テレポーテーション」つまり「ワームホールテレポーテーション」を再現することに成功しました。
にわかには信じがたい話ですが、論文が掲載された『Nature』は自然科学分野で最も権威ある学術誌であり、結論に至る過程も科学的妥当性があるものとなっています。
研究者たちは、このような現象がみられた理由として、情報を一瞬で遠くに送る量子テレポーテーションと、通過可能なワームホールが同じプロセスを背景に持っているからであると結論しています。
一瞬で何かを送るという仕組みを、私たちの宇宙はどのようにして構築しているのでしょうか？
研究内容の詳細は2022年11月30日に『Nature』にて掲載されました。
「一瞬で何かを移動させる現象」には共通の仕組みが隠されている
SFなどでしばしばワームホールは、遠く離れた場所に一瞬で移動するための超光速航行技術、また量子テレポーテーションは遠く離れた場所に一瞬で情報を送るための超光速通信技術として描かれています。
SF世界ではどちらもすいぶんと「応用」が進んでいるようですが、現実世界では発展速度に大きな差がありました。
一般相対性理論によれば、ワームホールは入口と出口を備えた時空のトンネルのような構造をしており、入口と出口が何億光年も離れた別の銀河にあっても、一瞬で通過できると考えられています。
しかし現在に至るまでワームホールが発見されたことはなく、通過可能なワームホールを作る技術もまだありません。
一方、量子テレポーテーションはずっと研究が進んでおり、量子テレポーテーションに必要な数学的条件がわかっているだけでなく、実験で再現することにも成功しています。
そして2022年のノーベル物理学賞は量子テレポーテーションの実証にかかわった3人の科学者たちに送られました。
ノーベル物理学賞「量子もつれ」をわかりやすく解説
研究速度に大きな差がある理由は、理論の核となる存在の違いです。
ワームホール理論の核となるのは、星など大きな物体から観測される時空のゆがみであり、これは古典物理学の相対性理論から語られるものです。
一方、量子テレポーテーション理論の核は目にみえない小さな世界を語る量子理論です。
この2つは基礎となる理論がまるで異なっていて、それぞれに互換性はありませんでした。
しかし、相対性理論が描くワームホールと量子理論が描く量子テレポーテーションには奇妙な一致点がありました。
物体のスケールは異なるものの、どちらも「何かを一瞬で別の場所に送る」という性質があったからです。
そのため一部の研究者たちは、まるで異なる理論で描かれるワームホールと量子テレポーテーションが、大いなる宇宙の仕組みを、単に別の角度から見ているに過ぎない可能性について考えるようになっていきました。
距離に関係なく、銀河の端と端にあっても一瞬で物体を移動させられるワームホール、同じく「もつれ状態」にある量子情報が距離に関係なく、一瞬で伝達される量子テレポーテーション。
言われてみれば確かに、両者の間に何らかの共通の仕組みが存在していてもおかしくはありません。
問題は、どうやってその仕組みを暴くかでした。
