◇量子もつれは無い；観測問題の残りカス

量子もつれ、あるいはもっと刺激的に、量子テレポーテーション。

例えば、
あるスピン０の粒子がスピン↑↓をもつ粒子２つに分裂した場合、 ２つの粒子はそれぞれスピン↑とスピン↓を重ね合わせた状態で 生成され、片方を観測してスピン↑だった場合、もう片方はスピン↓ となる。
観測するまでスピンは確定できず、片方を観測した時、もう片方が 何万光年離れた場所にあったとしてもスピンが"同時に"確定する。

 赤白ボール

単純に赤と白のボールがあって片方が赤であることが 観測できればもう片方は白であることがその瞬間に確定するという ことにすぎないのです。

遠く離れた点Ａ，Ｂがあり、中間点から、ランダムに赤白ボールを Ａ，Ｂに投げる。このとき片方に赤ならもう片方は白というように する。
Ａ点で赤を観測すればＢ点では必ず白。

 赤白振動ボール

単純な赤ボール、白ボールというわけではなく、

赤白状態が常に 入れ替わる「赤白振動」をしているボールがあり、これが２つの ボールで厳密に反対になるようになっている。かつ、Ａ，Ｂ点で 同じ赤のボールを受けることはできない

と想定すると、確かに極めて奇妙な状況にはなります。

片方、例えばＡがある時点で赤のボールを受け取ると、それ以降 Ｂは白のボールしか受け取れなくなる。つまり、Ａがボールを 受け取ることにより、離れた場所にあるＢが受け取るべきボール の赤白振動が"同時に"止まることになるのです。

しかし、たまに「沢山のボールが投げ続けられる場合、Ａが何もしないと Ｂは赤と白をランダムに受け取るが、 Ａが赤を観測し始めることにより、Ｂは白しか受けられなくなる。」 という記述を目にすることがありますが、完全な誤りです。
Ａが受け損なった白のペアとなる赤をＢは受け取ります。

Ａが観測しようがしまいがＢが受け取る状態が変化する訳ではありません。

赤白振動をしている状態と白固定の状態での振舞いが違うという 訳でもありません。

AがBのためのゲート制御ができるわけではないのです。

 量子もつれに関連する量子振動は幻想である

素粒子は３次元空間に関して振動しており、この振動は空間に広がった 波として表れ、他の物体とのエネルギー交換を行う相互作用が起こる 時点では、それまでの空間における波の干渉があったかのごとく振る舞い ます。

しかしながらスピンその他、量子もつれに関連する「振動」はこのような 明確な振る舞いは示されていません。

あくまで、他と相互作用をするまで「不明」なだけです。

予め赤白になったボールと考えて何の問題もありません。ただ、他と エネルギー交換をともなう相互作用をするまでどちらともつかないというだけです。

「量子は決定論的完全時計に従い完全に仕組まれた乱数的振る舞いをし、 それはどれだけ時間がたっても全く狂わない」という意見も おそらく間違っています。
最初に決まればよいだけで、狂わない、 相対論的遅延もない、完全な絶対時計機構などを 想定する必要は全くありません。

 量子もつれは幻想である

そもそも離れた位置にある量子がいつまでも影響を与えあっていると いう意味での「量子もつれ」そのものが幻想です。
別れた後、互いに影響を与えあわないのは「もつれ」ていない ということです。

別れた時に決まり、観測した時に分かるだけです。

いまだにつづくオバカな「観測問題」の生き残りです。

 人は同じ観測したものと完全に量子状態を作ることはできないだけ

量子のペアの片方が分かった場合、例えば、赤と分かった場合、 もう片方は観測しなくても白なのですが、この白と完全にマッチ する赤を人は作り出すことはできません。

なにも手が加わらない量子のペアを再び重ね合わせるとピンクに なるとして、片方を観測し赤だった場合、同じ赤を作り出して もう片方と重ね合わせれば何もなかったかのようにピンクになる かというとそうではないのです。

この現象を、「片方を観測した瞬間に、もう片方の量子状態が 変化したので、重ね合わせられないのだ」という意見もあります が、そもそも、ペアとなる２個をそれぞれ別に作り出すことが できないのですから、もう片方が分かった所でそれに対応する ように粒子は作れないのです。

この意見のとんでもないところは「瞬間に離れた場所で変化する」 と言いながら、その確認は両粒子を重ね合わせた時点でしか できないことです。
「離れた場所での変化」など全く確認不能なのです。
「瞬間に離れた場所で変化したに違いない」では物理では ありません。「瞬間に離れた場所で変化した」ことを 確認してから「量子もつれがある」と言うべきです。

  補足

もちろん、観測することにより状態は変わります。 それは、例えば光反応のある物体に強い光を当てて観測すると状態が変わること と同じです。これはいわゆる観測問題や、量子もつれとは別 の話です。

量子もつれは量子コンピューティングとは全く関係しません。量子コンピューティング での観測による状態の変化は、観測で状態が確定したことによるのではなく、 観測により状態に干渉したことによるのです。

  補足 2010/3/1

ときどき「量子もつれを確認した」という発表がなされます。

内容を良く調べれば分かるのですが、これらは、あくまで 分裂した後の２つの量子ペアを見つけたと言っているだけ なのです。

もちろん分裂後のペアを見つけるというのは凄いことだと 思います。
しかし、それは単にペアであって、分裂後互いに影響を 与えている訳ではありません。「もつれ」てなどいないのです。