「もしもし」と言って、相手にそのメッセージが届くのに12分かかり、相手の返事が自分に届くまでさらに12分かかったとしたら、会話は成り立つだろうか。誰しも「やってられない」と思うだろう。
しかし、人類が将来、火星に基地を造り、地球と交信しようとした場合、光で通信しても片道平均12分ほどの時間がかかる。また、太陽系に一番近い恒星は4光年先にあるため、太陽系を出ていちばん近い星に着いたとすると、地球にメッセージを送るのに4年かかる(もちろん返事が来るのにまた4年かかる)。
アインシュタインが提唱した特殊相対性理論によると、光の速度は一定(秒速30万キロ)で、その速度を超えることはできない。つまり、情報も、光の速度以上で伝えることはできない。
宇宙航行するなら通信手段も進歩が必要
今年は宇宙映画が多い年だが、人類が実際に宇宙に出て行こうと思ったら、宇宙航行の方法だけではなく、通信手段も、現在の常識を超える進歩を遂げる必要があるわけだ。
実は、「量子もつれ」という、今物理学でもっとも注目を集めている分野・現象の一つが、この問題を解決できるかもしれない。
「量子もつれ」とは、2つの粒子が、「0秒」(瞬時)で情報を交換しているように見える現象だ。
アインシュタインが考え出した有名なE=mc2の式(エネルギー=質量×光速の二乗)によれば、エネルギーは物質に変わることがある。
例えば、東京と大阪の中間地点で、エネルギーが物質に変わったとしよう。こうしてできる物質は2つの粒子だ。これらのうち1つが東京に向かい、もう1つが大阪に飛んでいったと仮定する。このとき、東京側の粒子に「何か」をした場合、大阪側の粒子にも同時に影響が出るのだ。2つの粒子の距離に関係なく、0秒で、だ。これは量子力学上、2つの粒子が一対のモノであることに起因している。これが「量子もつれ」だ。
「量子もつれ」を使った情報通信は光速を超えるのか?
「量子もつれ」を利用した情報通信は、「量子テレポーテーション」とも呼ばれる。もしこれを通信技術として実現できれば、現在では考えられないほど速く、安全な情報交換が可能となる。しかも距離に関係なく瞬時に伝わるので、火星と地球の通信でも12分もかからない。
もっとも、「量子もつれ」の現象は観測されているものの、理論的に解明できておらず、それが本当に「光速を超えている」かどうかもわかっていない。
しかし、この現象を利用したコンピューターや、新しい情報暗号化の方法の研究が、世界中で行われている。東大でも、最近、この原理を利用した光チップの生成に成功している。
量子もつれが「答え」になるかは分からないが、光速を超える情報交換の手段ができれば、大規模な宇宙航行の手がかりになるかもしれない。今後の研究成果に期待したい。(中)
http://the-liberty.com/article.php?item_id=9618 より転載
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