(cache) 横国大、量子テレポーテーションを可能にする新原理を実証:(*ﾟ∀ﾟ)ゞカガクニュース隊

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2015年02月08日

横国大、量子テレポーテーションを可能にする新原理を実証

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コメント

量子力学

タグ：: 光子; 量子; テレポーテーション; 原理; 横国大; 通信; ダイヤモンド

1: 〈(｀･ω･｀)〉Ψ ★＠ ©2ch.net 2015/02/06(金) 17:36:07.62 ID:???

　横浜国立大学は2月4日、光子の発光と吸収だけで量子通信や量子計算に用いられる量子テレポーテーションを可能にする新原理を実証したと発表した。
　同成果は、同大大学院工学研究院の小坂英男教授、新倉菜恵子研究員らによるもの。詳細は、米国物理学会誌「Physical Review Letters」のオンライン版に掲載される予定。

　今回、特殊な光源や検出器に頼ることなく、量子メモリ素子となるダイヤモンド中の単一欠陥の電子に内在する量子もつれを利用し、発光と吸収という自然現象だけで光子と電子の量子もつれを検出した。具体的には、量子もつれ生成は発光した光子と残った電子が自然にもつれるように、また、量子もつれ検出は光子と電子がもつれて吸収されるように工夫を行った。
　このような自然現象の利用で、特別な量子操作の必要もなく量子テレポーテーションによる量子中継が行えることを実験によって明らかにしたという。

　なお、同方式では、光ファイバを伝わって量子ノードに到達した光子を無駄にすることなく中継に利用することができる。つまり、中継ごとの失敗確率を原理的にゼロに抑えることができる。その結果、光ファイバ中で光子がなくなるのを避けるために中継区間を可能な限り短くすることで、通信レートを最大限まで上げることが可能になる。仮に光子送信レートを毎秒1Gビットとすると、中継区間を50kmに抑えたとしても1000kmの量子通信路一回線で毎秒100Mビットの情報が送信できるとしている。

　今回の結果は、量子中継の基本原理である量子テレポーテーションを極めて単純な原理で実現し、電子の量子状態を光子が届かない遥か遠方に高速かつ確実に再生できることを示唆するもので、物理法則で安全性の保証された量子通信網の飛躍的長距離化・高速化に道を開くものと期待されるとコメントしている。

マイナビニュース日野雄太　 [2015/02/06]

ダイヤモンドを用いた電子と光子の量子もつれ検出の概要。ダイヤモンドに内在する量子もつれ機構を利用し、電子と光子の量子もつれを検出。ほぼ完全な量子もつれ検出を実験で実証した

http://news.mynavi.jp/news/2015/02/06/295/

海外「誇り高い民族だ！」日本人がチップを受け取らない理由に外国人が感銘

海外「日本に泥棒はいないの？」日本の街中で外国人が財布を落とした結果・・・

「日本人はこのアンドロイド美少女を何に使う気だよだよ‥」　韓国人「日本人が開発したリアルな美少女型アンドロイドロボットをご覧下さい」　【動画】

転載元: http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1423211767/>

量子もつれ（りょうしもつれ、英: quantum entanglement）とは、一般的に

(1) 量子多体系において現れる、古典確率では説明できない相関やそれに関わる現象

を漠然と指す用語として用いられる。しかし、量子情報理論においてはより限定的に、

(2) LOCC（局所量子操作及び古典通信）で増加しない多体間の相関

を表す用語として用いられる。
(2)は(1)のある側面を緻密化したものであるが、捨象された部分も少なくない。例えば典型的な非局所効果であるベルの不等式の破れなどは(2)の枠組みにはなじまない。
どちらの意味においても、複合系の状態がそれを構成する個々の部分系の量子状態の積として表せないときにのみ、量子もつれは存在する（逆は必ずしも真ではない）。このときの複合系の状態をエンタングル状態という。量子もつれは、量子絡み合い（りょうしからみあい）、量子エンタングルメントまたは単にエンタングルメントともよばれる。

量子もつれを利用すると、様々な量子情報的なタスクを行うことができる。代表的な例が、量子テレポーテーション、スーパーデンス・コーディングである。量子テレポーテーションは、量子もつれと（2ビットの）古典情報の通信を用いて離れた場所に（1量子ビットの）量子状態を転送するタスクである。逆に、スーパーデンス・コーディングは、量子もつれと1量子ビットの通信を用いて2ビットの古典情報を離れた場所に転送するタスクである。

4: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 17:45:00.11 ID:SvI/oC8Z

光ケーブルとかで実用されたら速度が上がるってこと？
それともコストが抑えられるってこと？

23: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 19:49:45.47 ID:yHQsIRgt

>>4
同じコストなら速度上げられるし、同じ速度ならコスト下げられるってことでしょ

6: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 17:49:51.73 ID:KJekauxG

参照リンク

【プレスリリース】世界初！量子通信網に道を開く新原理を実証
http://www.ynu.ac.jp/hus/koho/13118/detail.html

Physics - Quantum Diamond Shines On
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.114.053603?referer=apshome

Phys. Rev. Lett. 114, 053603 (2015) - Entangled Absorption of a Single Photon with a Single Spin in Diamond
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.114.053603

8: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 17:54:56.72 ID:TUxWR5IK

「あれ？お前いたの？」
「いいえ、量子テレポーテーションで今来たところです」

29: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 20:37:42.19 ID:duR+0TEw

>>8
量子テレポートは量子が瞬間的に移動するんじゃなく片方の量子が０から１に変わったらもう片方も瞬間的に０から１になってるってことだったはず
なので気がつけば奴がいるっていうテレポートではなかった（俺が見た説明上では）

68: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/07(土) 18:24:18.58 ID:8tdH4S8b

>>29
いやいや、おれが見た説明上では、片方の量子を意図的に「１」にする操作を行うもののそれは直接観測できず間接的な「鍵情報」を手に入れ、
その「鍵情報」をもう片方の量子を持っている先方に「光速度以下の方法で」伝えて、
それでもって操作をさせると先方の量子（ただし途中で盗観されていないものに限る）が「１」の状態で観測できる、というものだった。

11: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 18:07:11.73 ID:Qbo+GQG4

>>1
「中継区間を可能な限り短くすることで、
　通信レートを最大限まで上げることが可能になる」

って、当たり前のような気がするが・・・

24: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 19:50:53.98 ID:mCJ5a+TO

マジなら光ファイバーで量子テレポーテーション通信で暗号通信が実用化
ほんまかいな？
さらにこれ利用すれば量子コンピュータにもいけるんじゃね？

26: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 19:54:17.12 ID:hAb8kzox

電波の届かないところ、潜水艦とか魚雷とかと通信できるよね。
あらかじめ紐付けしとく必要があるけど。

30: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 20:56:46.74 ID:rKzOz+to

星間通信もできるんだろうな
どういう仕組みになってるのやら

34: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/06(金) 22:25:08.41 ID:FiTxBFHR

宙探査船ー地球間でデータ送信してみたいね
はやぶさと地球が交信するためには30～40分ほどかかったみたいだし
リアルタイム制御できたら面白い
原子力電池があればバッテリーも持つ

37: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/07(土) 00:24:06.48 ID:KEW5OInn

プレスリリースより
http://www.ynu.ac.jp/hus/koho/13118/detail.html
＞今回、小坂教授らの研究グループが考案した手法は、上に述べた従来の手法とは全く異なる動作原理に基づく
＞新しい量子中継方式です。

こっちの方が図で説明してあるから解りやすいはずだけど、さっぱり解らない
＞ASCII.jp　特別な光源も機材も不要な量子通信中継装置が実現可能
http://ascii.jp/elem/000/000/976/976660/

42: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/07(土) 03:20:33.05 ID:QtXRrm5x

よく考えたら、冥王星あたりに情報を何往復かさせれば過去や未来と通信できちゃうな。

45: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/07(土) 04:43:11.46 ID:dszU/uMZ

宇宙通信が飛躍的に進歩するってことなのかな
物理世界の時間よりも情報世界の時間の方が速くなるのか
人間はついていけるのかなあ　電脳化も近い将来あるかもね

49: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/07(土) 11:28:44.61 ID:+skzs5WD

従来：
高価な装置を熟練の研究者が制御する必要がある→通信基地を数多くは作れない
→基地同士を離す→光の減衰に苦しむ。しかも装置の制御が難しいので制御エラー多し。

今回：
特別な装置や技術がなくても高効率
→光の減衰を無視できるくらいの間隔で基地を量産してもよい。しかも自然現象任せなので人的な制御エラーもない

51: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/07(土) 12:26:52.05 ID:VePoYHcM

リアルタイムで超長距離通信とか出来るようになるのか？
探査機とかに積んだら・・・

52: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/07(土) 12:47:38.95 ID:+skzs5WD

>>51
よく勘違いしてる奴がいるけど、そういうのじゃないから。
量子テレポーテーションによって発展するのは、盗聴からの安全性、ただそれだけ。
通信の速度、量、質、そういう目に見えるような発展はない。

そもそも量子テレポーテーションは通信自体に使うんじゃなくて、暗号の鍵配送に使うだけなんだから。

55: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/07(土) 13:28:18.85 ID:hnf29TVM

宇宙人が一言
がんがれ。

67: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/02/07(土) 18:20:11.21 ID:PUlWo+Yy

装置が用意できればな
いずれにせよ無理

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コメント一覧

1. むふふ 2015年02月08日 00:25

量子テレポート
正確には量子テレポーテーション。
実際に瞬間移動してるわけではない
2004年、日本の科学者が完璧な量子テレポーテーション実験に成功してる。
仮に双子の素粒子(ここでは光子)AとBを作る。これは双子であるため、例えば片方が上向きスピンしている場合、もう片方は必ず下向きスピンをしてるという、対称の性質を持つ。
つまりAかBのどちらかを観測できればおのずともう片方の状態は観測せずとも知り得るのである。
これをエンタングルメントと言う。
素粒子(光子)は観測しない限り状態が確定しない、いくつもの状態が重なり合っていて、観測するまでどのような状態か”決まっていない”のである。
これを利用してAの光子にテレポートさせたい情報Cを観測装置内で絡み合わせる。この絡み合いの状態を観測するとそれはすなわち”AC”であり、どれだけ距離が離れていようともBの状態は”BC”として確定する。(この時点ではBは観測されていない)その後、Aを観測した観測装置からBを観測する観測装置へと通常通信によって光子ACの情報を送信してから、光子Bを観測するとことで”光子BC”へと変身するのである。
Cの情報が事実上、瞬間移動しているため、量子テレポーテーションと名前が付けられた。
ただし実際には”通常通信による情報の送信”という段階があるため光を超えた速さでの移動は不可能である。
また最終的に”移動した”光子BCのCという情報は、実際には光子ACに含まれるCの”複製”でありオリジナルの光子Cは出所不明になっているのも厳密な瞬間移動とは異なっている。

2. あ 2015年02月08日 00:50

つまり光通信がブラックじゃなくなるってこと？

3. 名無し隊員さん 2015年02月08日 01:23

ふーん
エンタングルはもつれだったのか
と言う事は、痴情のもつれは
エンタングルオブジェラシーだね

この分野は誇大が多いから嫌だね

4. 釈迦 2015年02月08日 01:26

うん！まったくもって理解出来ませんw