やってみよう！“量子消しゴム”実験

　簡単に手に入る道具を使って，世にも奇妙な量子効果を自宅で体験できる。「量子消去」を見る実験法を紹介しよう。

　量子力学の理論はこの世界の最も基本的な奇妙さを暴いてみせる。日々の実体認識を中核で支えている私たちの常識が，そこでは覆る。１つの物体が同時に異なる経路をたどるなど，相容れぬことが共存しうる。物体の正確な位置と速度を，同時には確定できない。私たちが観測する事象は，ぬぐい去ることのできない不確定性を伴う。
　
　ビリヤードの玉が緑の台の上でどう動くかは正確に予測できるが，原子などの粒子になると，そうした確かな世界は消えてしまう。これらの粒子は時として波のように振る舞い，ある範囲の領域に広がって，互いに重なり合うと干渉パターンを生じることもある。
　
　こうした奇妙さを日常生活で目にすることは普通はないが，ここでは「量子消去」という現象を見る簡単な実験法を紹介する。量子消去効果は量子力学の最も風変わりな側面に関係している。過去の事象で何が起こっていたのか，その解釈が事後の私たちの行為によって変わってくるのだ。
　
　実験に必要なのは，真っ暗な部屋，偏光フィルム，レーザーポインター，細くて真っ直ぐな針金，アルミ箔と針，固定用のスタンド，スクリーン。
　
　レーザー光が針金の両側を通過した後にスクリーンに達すると，干渉縞を形成する。ところが，針金の両側に偏光フィルムを配置して「光子が針金のどちら側を通ったか」を区別できるようにすると，干渉縞が消える。さらに，針金とスクリーンの間に別の偏光フィルムを加え，「光子が針金のどちら側を通ったか」の情報を消去すると，干渉縞が復活する。
　
　個々の光子は量子力学的な奇妙さそのままに振る舞っている。実験で生じるパターンを観察し，個々の光子が干渉パターンを生み出した意味を考えることによって，量子世界の奇妙さを実感できるだろう。

再録：別冊日経サイエンス別冊161　「不思議な量子をあやつる 量子情報科学への招待」