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量子テレポーテーションとは?

りょうしてれぽーてーしょん

量子テレポーテーションとは、量子もつれを利用して粒子の量子状態(情報)を離れた場所へ転送する技術のことです。

量子テレポーテーションとは、物理的な粒子そのものを移動させることなく、ある量子ビット(qubit)の量子状態を、量子もつれ(エンタングルメント)と古典通信チャネルを組み合わせることで遠隔地に完全に再現する手法です。1993年にベネットらのグループが理論的に提案し、その後実験でも実証されています。

基本的な手順は次のとおりです。

  1. 送信者(アリス)と受信者(ボブ)が、あらかじめ量子もつれ状態にある粒子ペアをそれぞれ保持する。
  2. アリスは転送したい量子状態を持つ粒子と、手元の「もつれ粒子」に対してベル測定を行い、測定結果(2ビットの古典情報)を得る。
  3. アリスはその古典情報をボブに普通の通信手段で送る。
  4. ボブは受け取った情報をもとに自分の「もつれ粒子」にユニタリ変換を施すと、元の量子状態が再現される。

重要な注意点として、この過程では情報が光速を超えて伝わるわけではありません。古典通信チャネルを必ず経由するため、相対性理論とは矛盾しません。また元の粒子の量子状態は測定によって壊れるため、複製ではなく「転送」となります(量子複製不可能定理)。

量子テレポーテーションは、量子コンピュータのゲート操作、量子暗号通信ネットワーク(量子インターネット)の中核技術として研究が進められています。

使い方・例文

量子コンピュータの研究施設では、量子テレポーテーションを使って離れたプロセッサ間で量子ビットの状態を転送する実験が行われています。SF映画の「瞬間移動」とは異なり、物体ではなく情報の転送技術です。

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