Will we ever be able to teleport? - Sajan Saini

テレポートは可能か？―サジャン・サイニ

翻訳: Kaoru Suzuki 校正: Tomoyuki Suzuki

Is teleportation possible?

テレポーテーションは可能でしょうか？

Could a baseball transform into something like a radio wave,

野球ボールが 電波のようなものに変化して

ビルを通り抜け

travel through buildings,

bounce around corners,

角で跳ね返り

野球ボールに戻ることはできるのでしょうか

and change back into a baseball?

Oddly enough, thanks to quantum mechanics, the answer might actually be yes.

奇妙なことに 量子力学によれば その答は なんと「はい」になるでしょう

Sort of.

ある意味においてですが

Here's the trick.

仕掛けはこうです

The baseball itself couldn't be sent by radio,

ボールそのものは無線では送れなくても

but all the information about it could.

ボールに関する全ての情報を 送ることはできことでしょう

In quantum physics, atoms and electrons

量子力学では 原子と電子は

are interpreted as a collection of distinct properties,

個々の属性の集まりだとみなせます

for example, position,

例えば 位置や

運動量や

momentum,

and intrinsic spin.

スピンのような属性です

これらの値によって １つの粒子ができあがります

The values of these properties configure the particle,

つまり １つの量子状態を決められます

giving it a quantum state identity.

If two electrons have the same quantum state,

もし ２つの電子が同じ量子状態にあるなら

they're identical.

その２つは区別がつきません

In a literal sense, our baseball is defined by a collective quantum state

まさに １個のボールというものは それを構成する数多くの原子の

全体としての量子状態で定められます

resulting from its many atoms.

If this quantum state information could be read in Boston

この量子状態の情報をボストンで読み込んで

and sent around the world,

世界中に送れるならば

バンガロールで 同じ種類の原子に

atoms for the same chemical elements could have this information

imprinted on them in Bangalore

これらの情報を刷り込んで

注意深く組み立てれば

and be carefully directed to assemble,

全く同じボールを作ることが できることでしょう

becoming the exact same baseball.

There's a wrinkle though.

しかし 問題があります

量子状態は計測が難しいのです

Quantum states aren't so easy to measure.

The uncertainty principle in quantum physics

量子物理学の不確定性理論は

implies the position and momentum of a particle

粒子の位置と運動量を

can't be measured at the same time.

同時に測ることが できないことを意味しています

The simplest way to measure the exact position of an electron

電子の位置を測る もっとも単純な方法は

requires scattering a particle of light, a photon, from it,

光の粒子 つまり光子を 電子で散乱させ

顕微鏡で集光するというものです

and collecting the light in a microscope.

But that scattering changes the momentum of the electron in an unpredictable way.

しかし 散乱は電子の運動量を 予測不可能な仕方で変化させてしまいます

観測前の運動量に関する いかなる情報も失われます

We lose all previous information about momentum.

ある意味 量子情報は壊れやすいのです

In a sense, quantum information is fragile.

Measuring the information changes it.

情報を計測すると それを変えてしまいます

So how can we transmit something

壊さないと完全に計測できないものを

we're not permitted to fully read without destroying it?

どうすれば 転送できるのでしょうか

The answer can be found in the strange phenomena of quantum entanglement.

その答えは 「量子もつれ」という 奇妙な現象にあります

Entanglement is an old mystery from the early days of quantum physics

「もつれ」は量子物理学の 草創期からある古い謎で

and it's still not entirely understood.

まだ完全には解明されていません

２個の電子のスピンがもつれて

Entangling the spin of two electrons results in an influence

that transcends distance.

離れた場所でも互いに影響しあいます

Measuring the spin of the first electron

初めの１個の電子のスピンを計測すると

determines what spin will measure for the second,

瞬時にもう１個の電子の スピンの計測結果が決まります

whether the two particles are a mile or a light year apart.

これは ２個の電子が１マイル あるいは １光年離れていても同じです

１個目の電子の量子状態を

Somehow, information about the first electron's quantum state,

called a qubit of data,

１量子ビットのデータと言いますが

influences its partner without transmission across the intervening space.

これが 間にある空間を伝わらずに ２個目の電子の量子状態を瞬時に決めます

Einstein and his colleagues called this strange communcation

アインシュタインと共同研究者たちは この奇妙な情報のやりとりを

spooky action at a distance.

「不気味な遠隔作用」と呼びました

While it does seem that entanglement between two particles

２個の粒子間のもつれによって

helps transfer a qubit instantaneously across the space between them,

１量子ビットの情報が その間を 一瞬のうちに移動するように見えますが

there's a catch.

ここには落とし穴があります

This interaction must begin locally.

この相互作用は初めは局所的に 起こらなくてはなりません

The two electrons must be entangled in close proximity

互いに接近した２個の電子を もつれさせてから

before one of them is transported to a new site.

一方を新たな地点に 運ばなくてはなりません

By itself, quantum entanglement isn't teleportation.

「量子もつれ」それ自体は テレポーテーションではありません

To complete the teleport,

テレポートを完成するには

we need a digital message to help interpret the qubit at the receiving end.

受信側で量子ビットの再現を助ける デジタル情報が必要です

Two bits of data created by measuring the first particle.

１個目の粒子を計測すると ２ビットのデータを得られます

These digital bits must be transmitted by a classical channel

このデジタルデータは 光速を上限とする古典的な通信手段―

that's limited by the speed of light, radio, microwaves, or perhaps fiberoptics.

電波やマイクロ波 あるいは光ファイバーなどで送られます

このデジタル情報を得るために 粒子を計測すると

When we measure a particle for this digital message,

we destroy its quantum information,

その粒子の量子情報は破壊されます

which means the baseball must disappear from Boston

つまり ボールをバンガロールへ転送すると

ボストンでは 消えてなくなってしまいます

for it to teleport to Bangalore.

Thanks to the uncertainty principle,

不確定性原理のおかげで

teleportation transfers the information about the baseball

テレポーテーションによって ボールに関する情報が２都市間を移動しますが

between the two cities and never duplicates it.

同じものが複数存在することはありません

So in principle, we could teleport objects, even people,

原理的には 物体を 人間さえ テレポートできるはずですが

but at present, it seems unlikely we can measure the quantum states

今のところ 大きな物体を構成する―

of the trillion trillion or more atoms in large objects

１兆の１兆倍以上の原子の 量子状態を計測し

and then recreate them elsewhere.

別の場所で再構成するのは 出来そうにありません

The complexity of this task and the energy needed is astronomical.

この作業の複雑さと 必要とするエネルギーは天文学的です

今のところ １個の電子や原子は 確実にテレポートできます

For now, we can reliably teleport single electrons and atoms,

これにより 将来の量子コンピュータで使える

which may lead to super-secured data encryption

for future quantum computers.

解読が絶対に不可能な暗号を 作れるようになるでしょう

量子テレポーテーションの 哲学的な意味は難解です

The philosophical implications of quantum teleportation are subtle.

A teleported object doesn't exactly transport across space

テレポートの対象は 実体がある物質のように

like tangible matter,

実際に空間を移動する訳ではありません

nor does it exactly transmit across space, like intangible information.

また 実体のない情報のように 空間を伝わる訳でもありません

どちらもあまり関係ないようです

It seems to do a little of both.

量子物理学によって 宇宙に存在する全ての物質が

Quantum physics gives us a strange new vision

壊れやすい情報の集まりだとする 奇妙で新しい見方を手に入れました

for all the matter in our universe as collections of fragile information.

And quantum teleportation reveals new ways to influence this fragility.

量子テレポーテーションで このもろい情報に 影響を及ぼす新しい方法を見つけました

And remember, never say never.

忘れないでください 決してできないとは決して言わないことを

In a little over a century,

わずか100年と少しの間に

mankind has advanced from an uncertain new understanding

人類は 原子のスケールでの

of the behavior of electrons at the atomic scale

電子のふるまいを 新たに理解することに始まり

to reliably teleporting them across a room.

部屋の中で電子を確実に テレポートできるまでに至りました

What new technical mastery of such phenomena

量子テレポーテーションを 技術的に使いこなすことも

might we have in 1,000, or even 10,000 years?

１千年または１万年のうちに できるのでしょうか？

Only time and space will tell.

時間と空間だけが その答えを知っています