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「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

1:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:19:45 ID:dTQ
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

2:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:20:20 ID:y5j
言って言って
ファックスみたいなもんなんでしょ?

3:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:21:44 ID:dTQ
まず、量子テレポーテーションによる情報伝達は光速を超えない
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=超光速通信っていう誤解が広まってるのか理解できない

28:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:38:00 ID:ktO
>>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速だろうが光速の億倍だろうが京倍だろうが
越えてるよ?

30:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:38:41 ID:KD4
>>28
うおおおおおおおおお

34:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:41:20 ID:dTQ
>>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

4:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:21:50 ID:CYU
あれでしょトンネル効果的な

5:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:22:00 ID:L8C
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
光速以上の速度で情報伝達できるじゃね!
っていうのが誤解?

6:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:23:59 ID:znD
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速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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:29:27 ID:dTQ
>>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「(光速を超えない)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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:24:59 ID:evN
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?

8:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:25:43 ID:dTQ
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

9:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:26:44 ID:PHE
ヤードラットって星のやつから教わったんだ

10:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:27:05 ID:Qph
ダブルオークアンタ作った方が早いんじゃね

11:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:28:11 ID:PHE
わりぃな界王様

12:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:28:15 ID:yLq
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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:32:15 ID:dTQ
>>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、光速は超えない

24:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:33:58 ID:y5j
>>21
SFで読んだのは光速超えてるけどチャンネルってのが必要なのね

13:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:28:32 ID:HUN
ショーホウホウも載った雑誌系のサイト?

15:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:29:38 ID:Xsb
好きよと言い出せないうちに~♪

22:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:33:02 ID:y5j
>>15
あなたのロッカー

16:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:29:54 ID:evN
光速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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:30:25 ID:2kl
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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:36:34 ID:dTQ
>>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

18:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:30:33 ID:PHE
クロックアップ

19:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:31:54 ID:bwq

ど~こ~で~も~ド~ア~

20:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:32:11 ID:yLq
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?

31:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:38:51 ID:dTQ
>>20
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、高速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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:33:53 ID:KD4
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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:34:46 ID:yLq
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?

26:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:35:55 ID:2kl
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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:38:51 ID:dTQ
>>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、高速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。

29:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:38:16 ID:YEj
そもそも漁師ってなんだ

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

33:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:41:00 ID:yLq
わかったわかった
つまり何が言いたいわけ?

35:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:43:17 ID:AJL
まず量子テレポーテーションが何かを簡単に説明してくれ
まるでわからん

36:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:43:54 ID:OAU
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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:45:47 ID:dTQ
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:45:22 ID:yLq
□→→→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速度は変わらない
これが1が言いたいこと

42:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:49:37 ID:dTQ
>>37
その例えだと、「なんだ、結局”箱の中身”は光速を超えて伝わって、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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:51:26 ID:HCJ
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:57:25 ID:dTQ
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:58:40 ID:HCJ
>>47
????
テレポーテーションがもつれの結果じゃないの?

59:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:05:09 ID:dTQ
資料によっては、まさに>>49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。

60:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:08:42 ID:HCJ
>>59
それはすべて縺れを利用してて、中継が古典的だから
って話でいいの??

62:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:13:20 ID:AJL
>>59
特殊な操作って具体的にどんな操作?

63:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:18:05 ID:dTQ
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:21:24 ID:AJL
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:30:32 ID:dTQ
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:38:09 ID:AJL
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:43:53 ID:ktO
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:51:01 ID:dTQ
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:03:19 ID:AJL
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:09:28 ID:dTQ
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:20:39 ID:AJL
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:39:34 ID:dTQ
>>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(通常は高速に応答できる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

40:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:46:53 ID:yLq
○□→→→→→→→→→□○
これがみんながイメージしてること
でも量子コンピューターがあれば可能なんじゃね?

43:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:50:15 ID:AJL
説明できない奴はそいつも理解してないって聞いたぞ

45:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:55:35 ID:znD
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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:00:16 ID:dTQ
>>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?

53:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:02:35 ID:znD
>>52
つまり、その情報を送るために古典的通信が必要だから、既存の速度を超えないってことだろ?
量子テレポーテーション自体はなんら不可思議な現象ってわけでもないと思うんだよな

54:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:03:16 ID:ktO
>>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速を越えて確定する。

58:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:04:45 ID:HCJ
>>54
開けるまで「わからない」のが量子の世界でしょ?
開けるまでに時間がかかるって話じゃないの?

61:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:11:20 ID:dTQ
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:31:18 ID:ktO
>>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
光速を越えて確定している。

70:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:44:09 ID:dTQ
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:46:46 ID:ktO
>>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:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:00:55 ID:dTQ
>>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)

59:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:05:09 ID:dTQ
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。

46:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:56:38 ID:ktO
つまりだ
漁師がテレポーテーションすればNHKに受信料払う必要ないんだよね?

48:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)20:58:08 ID:evN
そいや量子論と相対論の折り合いに決着ついたの?

51:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:00:14 ID:AJL
イメージや例えで語って誤解が解けるはずが無い

55:瀧澤ルンルン2016/09/20(火)21:03:26 ID:tw@OrzTaki
でも鍵と荷物だったら鍵の方が圧倒的に届くな早いじゃん

56:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:04:16 ID:OAU
説明が下手だからぜんぜんわからん

57:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)21:04:35 ID:AJL
なぜか>>1以外が説明して>>1が突っ込みを入れてる
逆じゃないか?

74:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:01:27 ID:VsA
今きて読んだが
さっぱりわからん

75:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:01:41 ID:ktO
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

79:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:03:57 ID:KD4
>>75
それはなんとなく分かってた
俺カリスマだし

82:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:05:21 ID:ktO
>>79
よお中二病

85:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:10:11 ID:KD4
>>82
宇宙に絶大な影響を及ぼす俺にはむかわない方がいい

88:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:14:39 ID:ktO
>>85
ぐぬぬ

76:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:02:36 ID:c8i
アリスがボブなんだろ?知ってるよそのぐらい

80:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:04:06 ID:a6s
量子テレポーテーションって何?
量子情報を光速で運ぶってこと?

81:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:05:17 ID:a6s
これでどういうことができるようになるの?

83:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:06:42 ID:mZa
つまりシュレディンガーの猫ってことだなうん

86:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:10:26 ID:a6s
物理学をちゃんと学んだことがない人々が付け焼き刃の知識であーだこーだ言ってるようにしか見えない

90:名無しさん@おーぷん2016/09/20(火)22:29:49 ID:JJ4
このスレIQが上がったり下がったりで疲れるな

引用元: http://hayabusa.open2ch.net/test/read.cgi/news4vip/1474370385/

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