『量子テレポーテーション』について、あまりにも誤解が蔓延してるから訂正したいback

『量子テレポーテーション』について、あまりにも誤解が蔓延してるから訂正したい


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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
量子テレポーテーション量子テレポーテーションとは、古典的な情報伝達手段と量子もつれの効果を利用して離れた場所に量子状態を転送することである。
テレポーテーションという名前であるものの、粒子が空間の別の場所に瞬間移動するわけではない。量子もつれの関係にある2つの量子のうち一方の状態を観測すると瞬時にもう一方の状態が確定することからこのような名前がついた。このテレポーテーションによって情報が瞬時に送られるので、結果的に「情報が光を超えて伝わる」ことになる。ただし、通信自体が超光になるわけではない。
wiki-量子テレポーテーション-より引用
8:
ちなみに中国云々の研究はこれな
"Quantum teleportation with independent sources and prior entanglement distribution over a network"
Nature Photonics (2016) doi:10.1038/nphoton.2016.179
http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2016.179.html
まとめサイトには、どうせ中国だろwwwっていう反応も多かったが、ネイチャー・フォトにクスっていう雑誌は生半可な論文は載らない
ある程度は信用していい研究成果
2:
言って言って
ファックスみたいなもんなんでしょ?
3:
まず、量子テレポーテーションによる情報伝達は光を超えない
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=超光通信っていう誤解が広まってるのか理解できない
28:
>>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だろうが光の億倍だろうが京倍だろうが
越えてるよ?
34:
>>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
http://www.nucleng.kyoto-u.ac.jp/Groups/Gr4/Gr4-1/qtelpo.html
41:
>>34
なんだよ古典チャンネルとかいうNHKは
ワンセグ通信も光超えないから受信料払えってことか?
5:
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
光以上の度で情報伝達できるじゃね!
っていうのが誤解?
6:
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:
>>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:
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?
12:
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?
21:
>>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、光は超えない
24:
>>21
SFで読んだのは光超えてるけどチャンネルってのが必要なのね
16:
光で通信できてもブラジルと格ゲーしたらラグるんだよな
17:
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:
>>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
20:
でも端末ノードとサーバーがエンタングルメント通信できたら
ラグ無しやろ?
端末スペックまで上がるわけないとか言ってもしゃーなくない?
26:
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:
>>20
>>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。
23:
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:
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?
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
36:
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:
>>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:
□→→→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度は変わらない
これが1が言いたいこと
42:
>>37
その例えだと、「なんだ、結局”箱の中身”は光を超えて伝わって、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:
>>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:
>>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:
>>47
????
テレポーテーションがもつれの結果じゃないの?
59:
>>49
資料によっては、まさに>>45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。
※この↓レスはここより下に出てきます。
45 名前:
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?
62:
>>59
特殊な操作って具体的にどんな操作?
63:
>>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:
>>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:
>>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:
>>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:
>>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:
>>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:
>>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:
>>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:
>>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:
>>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:
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?
52:
>>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?
54:
>>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を越えて確定する。
61:
>>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:
>>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
光を越えて確定している。
70:
>>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:
>>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:
>>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)
74:
今きて読んだが
さっぱりわからん
75:
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
77:
何でこんな今更なのが話題なの
世界では100kmレベルだし
http://www.lifehacker.jp/2015/11/151103quantum_teleportation.html
日本では3者間量子テレポーテーションが世界初なのに
90:
このスレIQが上がったり下がったりで疲れるな
#kako_link a {color:#0000ff;}
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コメント
1 不思議な
どんなに距離があってもデータが劣化しないって事?
とりあえず最初に何が可能なのか要約してから教えてくれないと分かりづらい
2 不思議な
>>1の説明が下手なのか、それとも俺の頭が悪いのか、量子通信じゃなくスレの流れが分からん
結局>>1がまともな解説をしてないように思える
3 不思議な
なるほど、分からん。
4 不思議な
皆量子テレポーテーションを誤解してるよってスレだと思うけど、スレ主の意気込みはわかるけど、質問コメンターレベルが 幅有りすぎてスレ主も辟易したんではないかい(笑) とりま、光度不変、ダークマターの成分、ビッグバンの始まりなど解明されたらノーベル賞もんだとは応用生物学出身の拙者でも理解できた。スレ主はかなり頑張ってくれたと思うから、興味の湧いた人は専門サイトや専門書を紐解いて、コメントにあったブルーバックズの量子物理学関連はお薦め、やはり高校物理程度の概念把握ができないと、理解は難しいかも? とりま、拙者はスレ主の説明で量子テレポーテーションの概念は掴めた…ような気がした。スレ主の書き込みには感謝。
5 不思議な

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