その結果、この変換効率が初期状態と目的の状態の「量子もつれ量の比」によって正確に決まることが判明しました。
例えば、最初の量子もつれ状態が目的のもつれ状態のちょうど２倍の強さを持っている場合、理論上はちょうど２倍の効率で変換できることになります。
これは、熱力学の世界で最も効率の良いエネルギー変換として知られる「カルノーサイクル」によく似た理想的な量子版の変換サイクルが存在することを意味しています。
こうして、今回の理論研究によって、もつれ電池を介すれば量子もつれを一切無駄なく完全に使い回すことが可能だという画期的な結論が導かれました。
しかしここで新たな疑問が生まれます。
理論上は完璧に見えるこの「もつれ電池」を、実際の実験室で物理的な装置として作り出すことは果たして可能なのでしょうか？
また、その理論的に予測された美しい可逆変換を、現実に観察することが本当にできるのでしょうか？
もつれ電池は量子テクノロジーをどう変えるのか？
今回の研究は、量子もつれを「使い捨て」ではなく「充放電」可能な資源として扱えることを示した点で、量子情報科学にとって画期的なパラダイムシフトといえるでしょう。
例えるなら、これまで量子もつれは「一度使えば二度と元に戻らない紙」のようだと考えられていたのが、補助さえあれば何度でも使えて形を崩さずに元通り復元できる、まるで魔法のような『再利用可能な折り紙』が見つかったようなものです。
この成果がもたらす実用上のインパクトも非常に大きいと考えられます。
第一に、量子もつれを再利用可能にすることで、量子計算や量子通信デバイスの効率が将来的に改善される可能性が高まります。
特に、複数の通信ノード間でもつれ電池を共有すれば、通信のたびに失われていたもつれを即座に補いながら情報をやり取りできるため、量子ネットワークの伝送効率は飛躍的に向上するでしょう。
