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宇宙は量子コンピューターの世界 ~その中での私たちの存在~

宇宙は量子コンピューターの世界 ~その中での私たちの存在~ 科学
宇宙は量子コンピューターの世界 ~その中での私たちの存在~

 

最近何かと話題に上がる量子コンピューター。皆さんも聞き覚えがあるのではないでしょうか?

しかし量子コンピューターとは一体何か?最新の研究結果によると我々は量子コンピューターの世界に住んでいると表現でき、その存在は遥かに小さいものだといいます。

どういう事なのか量子の世界を一緒に覗いてみましょう。

 

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デコヒーレンスとは

シュレーディンガーの猫というのを聞いた事がありますでしょうか。

1935年にオーストリアの物理学者シュレーディンガーが発表した量子力学における不思議な話です。蓋のある密閉した容器の中に猫を入れます。その中には1時間後には50%の確率で死に至るガスが発生します。

さて、1時間後にこの猫は生きているでしょうか、それとも死んでいるでしょうか。

1時間後には既に結果はでているのですが、それを決定付けるのは容器の中を確認した時になります。という事は、容器の中を確認するまで猫の生死は決定しておらず『生きてもいるし死んでもいる』という状態になります。

この相反する二つの状態が存在している事を量子力学では『量子的重ね合わせ』の状態と呼びます。その生死が非決定である量子的重ね合わせの状態は観察によって生死が決定され、量子的重ね合わせの状態がなくなる事をデコヒーレンスと呼びます。

デコヒーレンスを引き起こす我々の観察とは、量子力学において絶大な影響力があるという事になります。

しかし、普段何気なく行っている観察がそこまで大きな力を持っているのでしょうか。その誰もが思う疑問について研究したのがロシアの某大学のチームです。

この世界にデコヒーレンスは存在しない

量子力学の世界で生と死が両立する量子的重ね合わせは、観察によって失われデコヒーレンスを引き起こすという事でした。

これは生も死も存在する不思議な世界から、通常私たちが経験している現実世界へと移り変わるとも言えるでしょう。

つまり、量子力学的な性質をもった不思議な状態から、観察することによって古典力学的な現実世界へ変わるということです。

古典力学は私たちが子供の頃から学んできましたので、よく理解できる当たり前の状態ということです。

しかし研究チームは、その古典力学的な考えの現実世界は存在せず、全て量子力学的な状態で存在すると説明しています。そう、私たちも、私たちが住む地球も、その先の宇宙も全て量子力学で説明することができると言うのです。

研究チームによると、量子力学的な重ね合わせの状態を壊すデコヒーレンスといったことは発生しないと結論付けています。

冒頭で紹介したシュレーディンガーは、猫の生死は観察によって決定されるのではなく、観察する前から決定しているのであって、観察によってそれが明らかになっただけであると説明しています。

しかし、研究チームはそれとも違う説を唱えています。それは、観察した瞬間にデコヒーレンスによって生死が決定されるのではなく、観察した瞬間に猫が生きている世界と死んでいる世界の二つに分岐したのである、と言うものです。

観察した時に猫が生きていれば違う世界で猫は死んでおり、猫が死んでいれば違う世界で生きている、と言うことです。

私たちの観察によって量子力学的な状態がデコヒーレンスで古典力学的な状態になるのではなく、観察によって異なる世界が次々と生まれているのです。これは量子力学の多世界解釈と通じるものがあります。

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量子コンピューターと私たちの存在

先に述べた通り、私たちも私たちを取り巻く環境も全て量子力学で説明することができるとします。

すなわち、宇宙を大きな一つの量子コンピューターに例えることができるということです。量子コンピューターとは量子力学的な考えによるコンピューターで、従来は『1,0』というデジタルの世界に対して、『1』も『0』も両方同時に存在するコンピューターです。

この量子コンピューターがデコヒーレンスを起こさず重ね合わせの状態を維持できるのは、他世界解釈によって次々と分岐して増殖を続けているからだと言います。つまり研究チームによると、宇宙という量子コンピューターにおいて、私たち人間による観察は埃のようなものだといいます。

観察による世界の分岐は隣の世界と近い場合に発生し、距離が遠くなれば発生しないと言われています。

別世界が遠く、私たちが量子力学的な状態を観察により現実世界へと変えることができない場合、私たちは機械の歯車になるそうです。

量子コンピューターはキュービットという極めて小さな単位で構成されており、宇宙を量子コンピューターとすれば私たちはそのキュービットで例えられます。その一つひとつの小さな存在はノイズ程度のものだと言われています。

 

いかがでしたか?
最近のトレンドである量子コンピューターにこの世界を例えると、私たち人間はとても小さな存在ということなのですね。ちょっぴり悲しい気もしますが、超高速で計算できるかどうかを考えた時には確かに小さい存在なのかもしれません。しかし、私たちの観察によって世界が変わると信じて、様々なことに興味を持っていきましょう。
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