量子もつれ（エンタングルメント）

Entanglement　
「ブラックホールの内側を探る手がかりになるような存在」
「人類が手に入れた新しい資源」
「物質の新しい状態を作り出すための大事なキーワード」

アインシュタインたちの論文　1935年
「物理的実在の量子力学的記述は完全だとみなせるのか？」

・箱の中・・・量子の世界
・コイン・・・量子の性質を持っている

→　箱を開けて確認するまで、コインが表か裏かは決まっていない
→　箱の中は、表でも裏でもない（クルクル回っている）表と裏の重ね合わせ状態
→　蓋を開けて確認した瞬間に、その重ね合わせによる確率で、表が出たり裏が出たりする
→　しかも量子の世界の場合は、観測の仕方を変えると、表か裏かだけでなく、表＋裏（表と裏を足した状態）や表－裏（表と裏を引いた状態）なんてものまで現れる


ＡとＢの２つの箱に、それぞれ量子の性質を持つコインが入っていたなら
うまくコインを入れれば、２つのコインのあいだで表と裏の重ね合わせの状態が連動するようにできる

・このとき、２つのコインは確認するその瞬間まで、どちらも表か裏かは決まっていない
・片方の箱だけを開けて観測をすると、その瞬間に、離れた場所にあるもう片方のコインの結果も決まる

まるで見えない何かで結ばれているかのようなこの不思議なつながりを、量子もつれ（Entanglement）と呼ぶ
空間的に離れていても、量子もつれによって一瞬でコインの状態が変化するため、この現象は光の速さを凌駕するものとして捉えることも可能

相対性理論「光の速さを超えるものはない」
→アインシュタイン「こんなことが起こるという量子力学は完全ではない」と論文で主張
→現在は、量子もつれは真実と判明し、それを操る時代になっている

その代表が量子コンピューター
量子もつれの不思議な性質を利用し、これまでのコンピューターでは不可能な情報処理を可能にしている
・通常のコンピューターでは情報を0か1で表現する
・量子コンピューターでは、0と1の重ね合わせという状態で情報を表現する
しかも、その中で量子もつれを起こさせて巧妙に利用することで、これまでのコンピューターでは実現できなかった速さで計算できると期待されている

【物理情報工学】
2021年で量子コンピューターは幼稚園児（3歳）
高校生くらいになれば、今のスパコンの延長ではできないことが一部量子コンピューターでできるようになって使われるようになるのが、この10年の目標。

【量子コンピューター研究】
今まで解析が非常に困難だったもの
古典のコンピューターでは困難だったものに対して、エンタングルメントの性質があることで、量子コンピューターがどういうふうに速くなりうるのか？
→たとえば、時間反転の実行（時間を逆回転したときの変換に対応する変換を実行できる＝Undo できる）
→ Do をしながら、Undoできる

【物性物理学】
個体という箱の中に凍らない量子液体を作りたい
個体なのに液体
電子は要するに小さな磁石（スピン：磁石の性質）

その電子が冷やされると物質の結晶上でスピンの向きの組み合わせが交互に固定される

三角形でできている結晶（格子）→　固定できない

固定できないのでスピンの向きの重ね合わせ状態になる
→スピンの向きがまるで液体のように揺らいでいる
→量子液体

【宇宙物理学】
謎の天体であるブラックホールが、非常に驚くべき性質を持っていた
ヤコブ・ベッケンシュタインが預言して、スティーブン・ホーキングが導いた公式によると、あたかも「ブラックホールの状態というものが表面に書き込まれている」ということを表している

ブラックホールは、ブラックホール自身のすべての情報が、実はその表面に書き込まれている　
→　それがホログラムのように映し出されたもの

三次元の世界　時空も同じではないか？

僕らの住んでいるこの３次元空間のいろいろな場所で起きている現象が、全部それ（３次元空間）を包むような表面（２次元の平面）に書き込まれている

たとえば僕らのいるこの３次元の空間、ある１点の情報というのは、面に広がった量子もつれの情報から書かれている
私たちのこの時空は量子もつれによって記録され、生まれている
→　しかも量子コンピューターが記録する方法と共通点がある

この３次元の世界に、本当に「外側」があるかどうかはわからないが、数学的には閉じた空間であると考えることもできる