Yahoo! JAPAN

【量子が存在する証拠】「量子を見る」のはとてもむずかしい?【眠れなくなるほど面白い 図解 量子の話】

ラブすぽ

【量子が存在する証拠】「量子を見る」のはとてもむずかしい?【眠れなくなるほど面白い 図解 量子の話】

量子を見たくても見るのはとてもむずかしい!

量子力学が少しずつわかってきた1900年ごろになると、物理学者たちは量子が存在することの〝証拠〟がほしくなりました。彼らは「量子があるというのなら証拠を見せろ!」などと、子どものケンカ並みに拳(こぶし)を振り上げて激論しました。ですが、「量子を見る」ことはなかなかむずかしい。そもそも「量子を見る」というのは、2つ異なる現象を指している場合があるのです。

1つ目は、原子とか電子とか「1個の量子を見る」という意味です。たとえば電球からの発光は「光子」と呼ばれる量子の粒ですが、暗い部屋でも1秒当たり1兆個(10¹²個)程度目に飛び込んできます。それを本当に真っ暗にすると、光の粒が1個、2個と数えられるようになります。このように「数えられるような量の量子を見る」というのが1つ目の「量子を見る」という意味の表現です。

2つ目は、「量子の性質を見る」という意味です。バナップルがバナナとアップルの重ね合わせであることを確認したり、PART2-8項で取り上げている「量子テレポーテーションは本当に可能か見てみたい」などのように、「量子が量子らしく活躍する」様子を確認したいということで、これを物理学者は「量子性を見る」といいます。

ところが、どちらのケースでも「量子を見る」のは相当むずかしいのです。数えられる程度の量子を見るためには、そもそもの「物の量」を減らす必要があります。光なら実験室を十分に暗くする。酸素原子なら空気中に多過ぎる(1ℓ当たり10²²個程度)ため、空気を吸い出して酸素原子をわずかに残す。こうした技術が必要となりますが、これがかなりたいへん。

それに2つ目の「量子の性質を見る」では、量子フルーツの例で見たように、バナップルの正体を知ろうとすると「重ね合わせ」を放棄してふつうのフルーツになってしまう。そのために量子らしさをキープするには人の目から遠ざけなければなりません。いわば十二分な隔離が必要になるのですが、そうした作業をこなして、実験的に「量子を見る」というのは、難度がとても高いのです。

量子は本当にあるのか?

物理学者は数えられる量の量子を見ることを「量子レベルの小さなシグナルを見る」といい、「バナップルは本当にあるのか」などの量子の性質を見ることを「量子性を見る」と表現するが、そのどちらも見ることは非常にむずかしい。

重ね合わせの量子はスーパーシャイだ!

重ね合わせはスーパーシャイだ!

人の目から隔離するとのびのび

バナップル状態の量子重ね合わせは人に見られると、すぐにバナナとアップルに戻ってしまう。つまり「重ね合わせの量子はスーパーシャイ」。バナップルのような重ね合わせの量子をそのままキープするには、人の目から遠ざけなければならない。いわばひたすら隔離して、誰にも邪魔されないような環境をつくらなければ量子は活動しないのだ。

量子を見るにはどうすれば?

量子を見るには「物の量」を減らす必要がある。光を見るには実験室を十分に暗くしなければならないし、多過ぎる酸素原子を見るには真空ポンプを使って空気を吸い出さなければならない。要するに「空っぽ」の状態をつくらないと、光とか電子や原子が見られないのだが、そうした環境を用意することは意外とむずかしい。

【出典】『眠れなくなるほど面白い 図解 量子の話』著:久富隆佑、やまざき れきしゅう

【関連記事】

おすすめの記事

新着記事

  1. 須磨海岸に飲食店やキッチンカーなど約40店が大集合 「BOKETTO suma ビーチマルシェ Season2」 神戸市

    Kiss PRESS
  2. 「バッテリィズがチャリで来た。」がムービーに!未公開シーン入りでTVer&ABEMA配信

    おたくま経済新聞
  3. <専業主婦の壁>「そろそろ働こうかな」と思うけど、時間だけが過ぎて行動に移せない。みんなも同じ?

    ママスタセレクト
  4. すき家、全店で24時間営業を取りやめ 異物混入受け集中清掃時間を導入

    おたくま経済新聞
  5. 【モンハンワイルズ】タマミツネとの戦い方・解放条件|エクストラミッション「玉藻よし森は釣れども飽かぬ」の受注方法【モンスターハンターワイルズ】

    攻略大百科
  6. 栽培面積が1.5倍に! 国内最大級200万本のチューリップ畑が壮観【にゅうぜんフラワーロード2025】4/5スタート、ウェルカムイベントは4/12-13

    nan-nan 富山の情報
  7. 『宇徳敬子 Happy Birthday Live 2025 ~Alone Together~』ササキオサム(MOON CHILD)がスペシャルゲストで登場!

    WWSチャンネル
  8. 2025|新潟の「菜の花畑」名所4選 見頃情報

    Komachi Web
  9. 新店の現地系台湾料理店!牛肉麺680円、定食1,000円以下で嬉しい「壹零壹食堂」

    キョウトピ
  10. タイムセールはいつも以上に期待大♪六アイで『ファンビ寺内』のテラスモードバーゲン神戸市

    Kiss PRESS