量子もつれ
以下は、生成AIのgeminiに教えてもらいました。
法華ごころＰ２３８に、妙楽大師の「当に知るべし、身土は一念の三千なり、。故に成道の時、この本理に称うて、一身一念法界に遍し。」とあります。仏法家には馴染みやすい理論ではないかなあと、思います。
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「量子もつれ（Quantum Entanglement）」は、量子力学の中でも特に奇妙で、私たちの日常的な感覚とはかけ離れた現象です。2022年には、この量子もつれの実験的検証に貢献した3人の物理学者にノーベル物理学賞が授与され、改めて注目されました。
量子もつれとは何か？
簡単に言えば、2つ以上の量子（素粒子など、非常に小さな粒子）が、互いに密接に関連し合った特別な状態になることを指します。この「もつれ」の状態にある粒子は、たとえどれほど遠く離れていても、一方の粒子の状態を測定すると、もう一方の粒子の状態が瞬時に決定されるという性質を持ちます。
もう少し具体的に説明するために、例え話で考えてみましょう。
古典的な例（私たちが見慣れた世界）
「2つの箱があり、それぞれに赤と青のボールが入っている。片方の箱を開けて赤いボールが入っていたら、もう片方の箱には青いボールが入っていることがわかる。」
これは、箱を開ける前からそれぞれのボールの色が決まっている、というごく当たり前の状況です。私たちが箱を開けることで、その情報が明らかになるだけです。
量子もつれの例（量子の世界）
「2つの箱があり、箱を開けるまでは中のボールの色が『赤と青の重ね合わせの状態』になっている。つまり、赤でも青でもある、どちらか決まっていない状態。そして、片方の箱を開けて赤いボールであることが判明した瞬間に、もう片方の箱の中のボールの色が青に確定する。」
この例のポイントは、開けるまで色が確定していなかったということです。そして、片方を観測した瞬間に、どれだけ遠く離れていても、もう片方の状態も瞬時に確定するのです。
なぜ奇妙なのか？
この量子もつれの現象が奇妙なのは、以下の点にあります。
* 非局所性（Non-locality）: 粒子同士が物理的に離れていても、あたかも瞬間的に情報が伝わっているかのように振る舞います。アインシュタインはこれを「不気味な遠隔作用（Spooky Action at a Distance）」と呼び、懐疑的な見方をしていました。なぜなら、彼の相対性理論では、いかなる情報も光速を超えて伝わることはない、とされているからです。
* 不確定性から確定性への移行: 観測するまでは粒子の状態が確定せず、「重ね合わせ」の状態にあります。しかし、観測した瞬間に、その重ね合わせの状態が「収縮」し、特定の状態に確定します。そして、もつれ合ったもう一方の粒子もそれに合わせて状態が確定するのです。これは、観測という行為が、粒子の状態に影響を与えるという、量子力学の根幹をなす概念です。
量子もつれの実験的検証と「ベルの不等式」
アインシュタインは量子もつれを疑問視し、この現象は、私たちがまだ知らない「隠れた変数」によって説明できるはずだと考えました。しかし、1964年にジョン・ベルが提唱した「ベルの不等式」によって、この隠れた変数理論の考え方を実験的に検証できるようになりました。
ベルの不等式は、もし隠れた変数理論が正しいとすれば、粒子の相関にはある一定の限界があることを示しています。しかし、実際の量子もつれの実験（ジョン・クラウザー、アラン・アスペ、アントン・ツァイリンガーらが主導した実験）では、このベルの不等式が破られることが示されました。これは、量子もつれが実際に存在し、かつ隠れた変数理論では説明できない現象であることを強く示唆しています。
量子もつれの応用
量子もつれは、その奇妙さゆえに、以下のような次世代技術への応用が期待されています。
* 量子コンピューター: 量子もつれは、量子ビット間の相関を作り出し、膨大な量の情報を同時に処理することを可能にします。これにより、従来のスーパーコンピューターでは解決不可能だった複雑な計算問題（例えば、新薬開発のための分子シミュレーション、新素材の設計、金融モデルの最適化など）を高速で解けるようになる可能性があります。
* 量子通信・量子暗号: 量子もつれを利用することで、理論上盗聴不可能な通信システムを構築できます。量子もつれにある粒子を送り、もし誰かがその経路を傍受しようとすると、もつれの状態が崩れてしまうため、盗聴を検知できるのです。「量子鍵配送（QKD）」という技術が、この原理を利用しています。
* 量子テレポーテーション: SF作品でお馴染みの「テレポーテーション」とは異なりますが、量子もつれを利用して、ある粒子の量子状態を瞬時に別の場所に転送する技術が研究されています。これは物質そのものを転送するわけではなく、あくまで「情報（量子状態）」を転送するものです。
まとめ
量子もつれは、私たちの日々の経験からは想像もできないような、量子の世界の根本的な性質です。アインシュタインが「不気味」と評したように、その直感に反する振る舞いは多くの議論を巻き起こしましたが、現在では実験によってその存在が確立されています。そして、この奇妙な現象が、未来のコンピューティングや通信技術を大きく変える可能性を秘めているのです。
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