量子もつれと光速を超える現象：本当に光速を超えているのか？

量子もつれは、量子力学における奇妙で非常に興味深い現象です。この現象は、2つの粒子が「もつれ」状態にあるとき、片方の粒子の状態がもう片方に即座に影響を与えるというものです。これが光速を超える現象であるかどうかについては、長年にわたり議論されてきました。

量子もつれとは何か？

量子もつれは、2つ以上の量子系（粒子など）が、相互に強く関わり合い、片方の状態が他方の状態に依存する現象です。たとえば、1つの粒子のスピンが上向きであれば、もう1つの粒子のスピンは下向きに決まっている、といった具合です。

このような「もつれ」は、粒子同士が物理的に近くにある必要はなく、非常に遠く離れていても成立します。この特性が、量子もつれが「光速を超える」と誤解される理由の一つです。

量子もつれによって、1つの粒子の状態を変化させると、それが瞬時にもう1つの粒子に影響を与えるように見えることから、「光速を超えて情報が伝達されている」と感じることがあります。しかし、これは情報が実際に光速を超えて伝わっているわけではありません。

量子もつれのプロセスは、実際には「情報」を伝えるものではなく、単に粒子の状態が相関しているだけです。したがって、情報の伝達は光速を超えることはないとされています。

アインシュタインの相対性理論では、情報や物質が光速を超えて伝わることは不可能とされています。量子もつれが示す即時の相関は、物理的な「情報の伝達」とは異なるものです。

量子力学と相対性理論が矛盾しないように、この即時の相関は「情報の伝播」ではなく、量子の状態がどのように相互に結びついているかを示しているだけだと解釈されています。

1980年代には、アラン・アスペらによる実験が行われ、量子もつれが実際に存在することが証明されました。これらの実験では、2つの光子を使って、量子もつれが遠距離にわたって成立することを確認しました。

この実験結果は、量子力学の奇妙な特徴を実証し、量子もつれが「光速を超える」と見える現象の背後に、物理的な伝播ではなく、量子の状態に関する特異な相関が存在することを示しています。

量子もつれは、光速を超えて情報が伝わるように見えるかもしれませんが、実際には光速を超える情報の伝達はありません。量子力学の奇妙な現象の一つとして、量子の状態が遠く離れた粒子と即座に結びつくという性質がありますが、これは「情報の伝播」ではなく、あくまで粒子間の相関によるものです。