記録破りの距離での不気味なアクション

準軌道空間を漂う中国の衛星から、レーザー光線がエンタングルメントした光子のペアを地上の2か所に照射した。ペアのそれぞれの光子は746マイル離れているが、光子は不思議なことにつながっていた。本日サイエンス誌に発表されたこの実験は、エンタングルメントと呼ばれる現象のこれまでの距離記録を破った。難解に聞こえるかもしれないが、突破口を開く可能性がある。特に、解読不可能な量子暗号ですべてのメッセージを覗き見から守る超安全なグローバル通信ネットワークが実現する可能性がある。

エンタングルメントは、「不気味な遠隔作用」と呼ばれる奇妙な量子現象です。不思議なつながりを持つ 2 枚のコインを想像してください。コインを投げるたびに、片方は表になり、もう片方は裏になります。つまり、友人がコインの 1 つを別の部屋に持ち去ったとしても、自分のコインを投げて結果を見るだけで、友人のコインが表か裏かがわかります。

2 つの粒子をエンタングルメントすると、その粒子の表と裏がスピンや分極状態などの粒子特性に置き換えられた、魔法のコインと同等のものに変わります。研究者は、電子、光子、その他の粒子のエンタングルメント ペアを作成することに成功しました。研究者は、エンタングルメント ペアの 1 つを、その相手から数マイル離れた場所まで移動させてから、その状態を確認することさえしました。

量子力学の予測を証明することに加えて、エンタングルメントは暗号化にも実用的応用が考えられます。2 人の間で暗号化されたメッセージを送信する場合、メッセージを翻訳できる安全なキーを両者に提供する必要があります。同時に、会話を盗み見ようとする詮索好きな第三者からそのキーを保護する必要があります。エンタングルメントされた粒子を介して共有される複雑な量子キーが、その目的を果たします。スパイが暗号解読情報を盗み出そうとした場合、このスヌープによってエンタングルメントが破壊され、チャットしていた元のペアに通信が侵害されたことが通知されます。

問題は、エンタングルメントが微妙なバランスであり、リンクした粒子を長距離送ると、特に光ファイバーや空気を介して送る場合、接続が切断される可能性があることです。そこで中国のチームは、宇宙レーザーが役立つかどうかを調べることにしました。昨年、彼らは量子実験を宇宙に運ぶために墨子と呼ばれる衛星を打ち上げました。搭載されたレーザーベースの装置は、光子のペアをエンタングルメントして、反対の偏光状態を与えます。次に、地球上の光学望遠鏡は、大気の擾乱と光害を除去しながら、墨子に焦点を合わせて光子を拾う必要がありました。ペアは、746マイル離れた中国の2つの場所、デリンハと麗江に分割されました。

粒子は目的地に到達するまでに990マイルから1490マイルを移動しなければならなかったが、地球上のステーションに到着したときももつれ状態のままだった。また、光子が光ファイバーを通じてデリンハから麗江まで移動した場合よりも、信号は約12桁強力だった。