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量子テレポーテーションの有用性
量子テレポーテーションの有用性がよくわかりません。 たとえば、２つの中が見えないカプセルに、事前に同じ色の玉が入っているとします。僕はこのカプセルに何色の玉が入っているか知りませんが、二つとも同じ色の玉が入っている、ということは知っています。二つのカプセルのうち一つを遠くの知り合いに郵送しました。 相手にカプセルが到着したのち、自分のカプセルをあけると遠くの相手の方の色もわかるわけですが、このことと量子テレポーテーションとではどんな違いがあるのでしょうか。 量子テレポーテーションの研究が進むと、実生活においてどんな役にたつのでしょうか。
- taropon4
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- 物理学
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何度もすみません。質問に答えていない気がしました。 ２つの玉で例を挙げられた話と、量子テレポーテーシ ョンの違いですが。 量子テレポーテーションは、手元にある任意の不明な 量子状態を、測定すること無しに、受け手側にその状態 を再現（転送）することが出来るのです。 玉の例は、あくまで知っているか知っていないかだけで 古典的には状態が最初から確定しています。 しかし量子状態は、１回の射影測定では何だったのか 分かりませんし、コピーも出来ません。そんな全く不明 なものでも、送ることが出来るのです。 また量子暗号ですが、お分かりのように、超高速で 情報通信するのでなく、物理法則で保障された 安全性の暗号鍵の共有手段のことです。 実際の通信では鍵を使って情報を符号化しますが、 この量子鍵を使っていれば解読されないだろう という話のことです。
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- sekisei
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すでにたくさんの方から回答があげられているのでそちらについては書きません。 参考となりそうなホームページを載せておきます。 http://www.mech.kochi-tech.ac.jp/cheon/q-inf/q-inf00.html http://www.kurejbc.com/quantum/qic001.htm とは言えやはり量子テレポーテーションについては難しくて私も”理解”出来ていません。 でも参考になると思います。 また私が読んで面白かったのが、「量子のからみあう宇宙」やブルーバックスの「量子コンピュータ」という本などです。 もし興味が湧かれたら読んでみてください。 有用性については、よくある話としてはやはり盗聴がすぐにばれるため逆に盗聴が不可能な暗号通信が可能になるという点かもしれません。 一般人レベルではそこまで必要ではないでしょうが軍事や企業、金融などで引き合いがあるのかもしれません。 （全くの推測ですので自信ないですが・・・。）
お礼
面白いサイトを紹介していただきありがとうございます。
- 991108
- ベストアンサー率22% (32/144)
>量子テレポーテーションとは「情報」の瞬間的な伝達であると理解していたのですが、通信技術としての有用性よりも、量子コンピュータ内部の技術としての有用性が高いということでよいのでしょうか。 情報の瞬間的な伝達にも見えますが、相互作用を 持ったペアの量子を使うことが本質です。 正確に言えば、実は情報は瞬間的には伝わっていません。 それは送信側でベル測定というものをした後に、 普通の通信手段を用いて受信側にその測定結果を 与えてから初めて状態の転送（テレポーテーション） が完了します。 相互作用を持ったペアの量子とは片方を測定すると、 もう一方での測定結果は分かるというようなイメージです。 そのようなペアを使って物体全ての原子の量子状態を 転送するのは、そのようなペアを１０の２４乗 個くらい用意しなければならないようなイメージ になるかと思います。それはほとんど絶望的 ですし、そのような数のペアを巨視的に保つ 技術を我々はもっていません。 １０の２４個の原子を用意したからといって、 生物とか個体とかを我々は作ることが出来ないわけで すから。 むしろ、積極的に使えるのはコンピューターの 素子が演算するときに必要となる、非線形な 相互作用などです。ペアで相互作用しているの ですから、非線形演算（相互作用）に使えると いうことになります。 まあ希望的な言い方をすれば、このような新しい 技術は将来なんらかの形で応用されるのでは ないでしょうか（今想像しているのと違った形で）。
お礼
たびたびのご回答ありがとうございます。 つまり、光速を超える通信技術という認識は間違いで、セキュリティの面で画期的な通信技術となりうるということでしょうか。 量子テレポーテーションで物質をテレポートするということはまったくもって寝耳に水の発想でした。実際にできるかどうかは別として、そのような考えもあるのですね。
こんにちは。量子テレポーテーションは正確には、量子エンタングルメントを用いて量子状態（波動関数）を転送することです。これは古典的な方法では、波動関数を直接観測して決定できない（不確定性原理）ので不可能ですが、量子エンタングルメントを用いることで可能にします。あくまでも、送信側のエンタングルした量子状態が観測した結果破壊され、その結果を受信側に伝えると送信者の破壊された量子状態が再現されるということで、物体が瞬間移動するわけではありません。 量子テレポーテーションが実生活では何かにあまり役立ちません。しかし、従来の情報処理技術はすでに限界に達しており、今後の情報処理は量子光学を利用したものにとってかわられるでしょう。 量子テレポーテーションに用いられる量子エンタングルメントの作製やコヒーレント状態の制御といった技術は、そうした未来の量子情報処理技術の根幹にかかわる部分なので、そうした基礎技術なら利用されるのではないでしょうか。 ちなみに現在では三者間のエンタングルメントがようやく実現された程度であり、それも膨大な数の光学素子を机いっぱいにつなげての末です。
お礼
なにがなんやらさっぱりですが、とにかくありがとうございました(-_-;)
- sekisei
- ベストアンサー率38% (94/246)
量子テレポーテーションは質問文の例とは似ているようでかなり違っています。 量子テレポーテーションはまず量子論的に相関を持たせた２つの粒子を所定の位置に離します。 このときに送信者側が持っている粒子Aに対して量子的に2つの状態が重なっている状態の粒子Cを量子的に相関させ、その2つの粒子を区別しないようにして測定します。 そしてその状態での測定結果を電話などの古典的方法で受信者に送付し、それを元に受信者は手元の粒子を観測するともともと送信者側で粒子Cの状態が再現されます。 といろいろな本とホームページを見ながら書きましたが、正直私も理解しきれていません。 ただ要点としては使用される粒子が量子的に重ね合わせ状態であり、観測しない限り状態が決定されないこと。 また、送信する内容を持った粒子Cの状態は受信側に伝わった時点で送信者側から完全に消失されること。 通信に必ず古典的通信が介在する必要があるために、瞬時には情報を伝達できず光速以下になること。 は注意しないといけません。 そしてこの利点は上記の手元に情報が残らない。 また途中に盗聴が存在すると情報が破壊されてしまい盗聴がばれること。 になります。 そのためこの技術は暗号通信の分野で注目され研究開発が進められています。
お礼
どうやら私が思っているよりもはるかに複雑なようですね。 「量子的に相関させ」と「2つの粒子を区別しないようにして測定します」という部分と、相手に送信された時点で粒子Ｃの状態がなぜ消えてしまうのかが、私には理解できそうもないです。おそらく素人がイメージできるようなものではないのでしょうね。 ご丁寧な回答ありがとうございました。
- 991108
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うーんと、おそらく今想定されてるような テレポーテーションは、何年経っても実現出来 ないと思います。 せいぜい実現出来て、１０個以下の原子や光子の 量子状態を転送出来るくらいでしょう。 しかもそれでさえも、理論的には完全であっても、 結構近いけど不完全な状態の転送にとどまるのでは ないでしょうか。 だから巨視的な物体となったら、どうなることやら。。 あとは、量子暗号通信の中継（距離を伸ばす）に使う という話もあります。 どのようにしているのはは、興味がありましたら ご自分で調べてみてください。 おそらく有用となる可能性の高いのは、量子コンピューター の基本素子の演算機能などで用いる時でしょう。 その場合エラー訂正などもありえますし、少数個の 量子間でテレポーテーションを繰り返せばよいのですから。 ちなみに今言っている、量子コンピュータモデルは、 前から世間で良く知られているユニタリー演算子を どんどんかけて行く量子計算モデルではなく。 いわゆる、クラスターステート量子計算モデルのことです。 しかしこの計算機もどこまで実現に近づけられるか分かり ません。何故なら、基本となるクラスター状態は結構 大きな量子ビットで構成される必要があるからです。 現在は、せいぜい６ビットくらいでしょうか。 どちらにせよ、生きているうちに華々しくこれらが 役に立つかは分かりませんね。 しかし、現代のエレクトロニクスは全て全世紀に実験室 レベルで泥臭い原理実験しかされていませんでしたが、 今現在は生活に浸透して使われています。 特に半導体は、５０年くらいですよね。あっという間に 真空管から半導体に移行した。 だから、量子テレポーテーションもどうなるのか、 なかなか断定するのは難しいですが。。。
お礼
ご回答ありがとうございます。 ただ、私には難しくてよく理解できませんでした・・・。 量子テレポーテーションとは「情報」の瞬間的な伝達であると理解していたのですが、通信技術としての有用性よりも、量子コンピュータ内部の技術としての有用性が高いということでよいのでしょうか。
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