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はてなキーワード: 量子もつれとは
なんでもプランク長っていう超ちっちゃいスケールで、時空がブツブツになってるらしいぜ。
量子もつれた空間の糸がグルグル巻きになって、重力のサンバを踊ってんだぜ！
おっと、踊ってるのは俺の頭かもしれねーな。
スピンフォームだの、スピンネットワークだの、なんだかよくわかんねーけど、すげー数学らしいぜ。
おいおい、そりゃデブが面積に比例して暑がるのと一緒かよ！
超弦理論とケンカしてるみてーだけど、背景独立性ってのがあるらしい。なんだそりゃ？背景に依存しないってことか？
空間が量子化？まるで俺の財布の中身みてーだな。量子化されすぎて何もねーぜ！でもな、これがマジで宇宙の真理かもしれねーんだぜ。
科学的実在論の中核的主張は、成熟した科学理論が記述する観測不可能な実体や過程が実在するというものだ。この立場の具体的な論拠を詳細に検討する。
Putnam と Boyd によって提唱された無奇跡論法は、科学の予測的成功を説明する最良の方法は、理論が真理に近いと考えることだと主張する。
1. ニュートン力学では説明できなかった水星軌道の異常を、アインシュタインの一般相対性理論が高精度で予測した。
2. この予測成功は、時空の曲率という観測不可能な概念の実在性を示唆する。
1. 過去の成功理論（フロギストン説、エーテル理論など）が誤りだったことを指摘。
2. 理論の経験的成功と真理性の相関関係に疑問を投げかける。
Worrall によって提唱された構造実在論は、理論の数学的構造のみが実在を反映すると主張する。
具体例：Maxwell の電磁気学からEinstein の特殊相対性理論への移行
1. エーテルという実体は否定されたが、Maxwell 方程式の数学的構造は保持された。
2. この構造の連続性が、より深い実在の反映だと解釈できる。
発展：Ontic Structural Realism (Ladyman, French)
1. 物理的対象を関係の束として捉え、実体概念を完全に放棄。
2. 量子力学における粒子の非個体性や、一般相対性理論における点事象の背景独立性と整合的。
量子力学の解釈は、客観的現実の存在に関する議論の核心だ。主要な解釈とその含意を詳細に検討する。
Bohr と Heisenberg によって提唱されたこの解釈は、測定問題を中心に据える。
1. 波動関数の確率的解釈：|ψ|^2 は粒子の位置の確率密度を表す。
2. 補完性原理：粒子性と波動性は相補的な性質であり、同時に観測できない。
問題点：
Everett によって提唱されたこの解釈は、波動関数の客観的実在性を主張する。
1. 分岐する宇宙：測定のたびに宇宙が分岐し、全ての可能な測定結果が実現する。
2. 相対状態の形式主義：観測者の状態も波動関数の一部として扱う。
利点：
問題点：
Zeh と Zurek らによって発展したデコヒーレンス理論は、量子から古典への移行を説明する。
1. 環境との相互作用により、量子的重ね合わせが急速に古典的な混合状態に移行。
2. 選択された基底（ポインター基底）のみが安定して観測される。
含意：
情報を基礎とする物理学の構築は、客観的現実の本質に新たな視点を提供する。
Susskind と Maldacena による ER=EPR 対応は、量子エンタングルメントと時空の構造を結びつける。
1. Einstein-Rosen ブリッジ（ワームホール）と Einstein-Podolsky-Rosen 対（量子もつれ）の等価性を示唆。
2. 量子情報と時空構造の深い関係を示唆し、量子重力理論への新たなアプローチを提供。
1. ブラックホール内部の時空の成長が、量子回路の計算複雑性の増大と対応。
2. 時空そのものが、より基本的な量子情報処理から創発する可能性を示唆。
客観的現実の存在問題は、現代物理学の最先端の問題と密接に結びついている。量子力学の基礎的解釈、構造実在論、情報理論的アプローチなど、様々な視点からの探求が進んでいるが、決定的な答えは得られていない。
今後の研究の方向性としては、量子重力理論の完成、意識と物理的実在の関係の解明、そして情報理論と物理学の更なる融合が重要になるだろう。これらの進展により、客観的現実の本質に関する我々の理解が大きく変わる可能性がある。
現時点では、客観的現実の存在を単純に肯定または否定するのではなく、我々の認識と独立した実在の可能性を探求しつつ、同時に観測者の役割や情報の本質的重要性を考慮に入れた、より洗練された存在論的枠組みの構築が必要だ。
2024年8月22日、人類は未だにケツだけ星人の正体を掴めずにいる。
彼らは我々の想像を超えた存在なのか、それとも単なる都市伝説なのか。
その答えは、まるで宇宙の果てのように遠く、手の届かないところにある。
ある陰謀論者は、ケツだけ星人がバターン行進曲の隠されたリズムに反応すると主張している。
しかし、その証拠となる動画は、不思議なことに常に144p画質で撮影されている。
その姿は、まるでバレリーナのようだとも、はたまた巨大なジェリービーンズのようだとも言われている。
量子物理学者たちは、ケツだけ星人の存在が量子もつれ現象と関係があるのではないかと推測している。
彼らの理論によると、ケツだけ星人は複数の次元に同時に存在し、我々の観測によってその状態が決定されるという。
しかし、この理論を証明しようとした科学者たちは、不思議なことに全員ダジャレにハマってしまい、研究を断念した。
ケツだけ星人の謎は、まるでブラックホールのように我々の理解を飲み込んでいく。
その答えは、おそらく我々のケツの奥深くに隠されているのかもしれない。
今日はええ天気やなぁ。東北は雨ザーザーらしいけど、こっちはええ感じやで。ほんなら、SO(3)っちゅうのが何なんか、ちょっと考えてみよか。
量子力学っちゅうのは、ミクロの世界を説明するための理論で、抽象数学のいろんな分野とガッチリ結びついてんねん。
特に、線形代数や群論、リー代数、微分幾何学なんかが重要な役割を果たしてるんやで。
例えば、空間の回転対称性は特殊直交群 SO(3) で表されるっちゅう話やね。
SO(3) は、三次元空間での回転を記述する群で、回転を合成してもまた回転になるっちゅうことで、群の構造を持ってるんや。
この群の性質を理解することで、角運動量の保存則やスピンの性質を説明できるんやで。
SO(3) はリー群の一例で、リー代数はその接空間として定義されるんや。
リー代数は、群の局所的な性質を記述し、量子力学における角運動量演算子の交換関係を表すんや。
リー代数の構造定数は、演算子の交換関係を通じて、物理的な対称性を反映してるんやで。
量子力学では、物理系の状態はヒルベルト空間上のベクトルとして表されるんや。
群の表現論は、これらの状態がどんなふうに変換されるかを記述するための数学的な枠組みを提供するんや。
特に、SO(3) の既約表現は、整数または半整数のスピン量子数によって特徴付けられ、スピン j の表現は (2j + 1) 次元の複素ベクトル空間上で作用するんやで。
微分幾何学は、量子場理論におけるゲージ理論の基礎を提供するんや。
ゲージ理論では、場の局所的な対称性が重要で、これが微分幾何学の概念を通じて記述されるんや。
例えば、ファイバー束や接続形式は、ゲージ場の数学的記述において中心的な役割を果たしてるんやで。
量子力学の数学的抽象性は、古典的な直感とはちゃう現象を説明するために必要不可欠や。
観測問題や波動関数の確率解釈、量子もつれなんか、これらの現象は、抽象数学を駆使することで初めて理解できるんや。
特に、ヒルベルト空間の理論や作用素代数は、量子系の解析において重要な役割を果たしてるんやで。
「三体」のダメなところは智子の設定に集約されている。
智子というのは三体人が地球の技術的発展をかく乱するために送り込んだ陽子一つ分のコンピュータなのだが、これの製造過程の描写に素人でも一瞬で分かる大嘘が書いてある。
三体人は粒子の次元を操作することが可能らしく（この理論的根拠は全く描写がない）、次元の数を増やしたり減らしたりして、内部に回路を作る（劇中では核力を整形してエッチングするというような説明がある）が、2次元展開した陽子が三体世界を包み込んだとき、全体が鏡面になって惑星自体を映し出す場面がある。
自分は反射の核物理的な原理を詳しく知らない。おそらく電場や磁界が電磁波の進行方向を曲げるのだと思うが、陽子一つ分のエネルギーで惑星全体を映し出す電磁波を同時に偏光させることが出来るはずがない。一つ一つの光子のエネルギーに対応するだけの電場あるいば磁界を形作る必要があるが、もし出来るのだとしたら、それはエネルギー保存則に反している。六次元空間から三次元に投影された智子に国家元首が触れると「空気抵抗」を感じるが、これも同様の理由により間違っている。
明らかに劉慈欣は次元のコントロールによって空間と共にエネルギーの総量もコントロールされうるという混淆を侵している。この混淆を取り払ってみれば、そもそも陽子一つのエネルギーで計算機を構成するというのもまず不可能な相談であるということが分かる。核力によって形作られた回路には、電子の代わりに情報を媒介する何らかの量子が必要だが、必要とされる量子、あるいは回路を構成するエネルギーは軽く陽子一つ分を超えてしまうだろう。現代では情報を伝達するには相応のエネルギーが必要なことが分かっており、実験で確かめられてさえいる。
（ついでに言うと量子もつれによってスピン状態を検知して、智子をコントロールするという話も出てくるが、もちろんこれも間違っている。量子もつれによる同期は情報を伝達しないことが分かっているのだ。もしも情報を伝達するならそれは光速度不変則に反することになる）
この事実は本作が一見論理的に見えて、その実極度に倒錯的な性質を表している。なにしろ、質量の関係から智子（陽子一つ分）を送り込む必要性をあらかじめ説いたのは劉慈欣自身なのだ。質量の問題を回避するために作り出した智子の設定の方が盛大にエネルギー保存則を破っているというのは一体どんな種類の皮肉なのだろうか。無論劉自身がそのような皮肉を意図した形跡もなく、センスが悪いとか荒削りとかいうレベルをさらに下回っているとしか言いようがない。自分の課したルールを自分で破る作品に、まともな完成度を認めないのは、自分には正常な判断に思える。
この本の最大の皮肉は、馬鹿げているのに面白いジョークでもない物語が、英米SFがつまらなくなった状況（その他の国に面白い作品があるわけでもない）がゆえに耳目を集め、あまつさえ世界的なヒットになってしまったことではないか。このあたりが古いSFファンが見向きもせず（最もまともに作品を批評できる連中は残っていないのかもしれない）、根強く批判が消えない理由だと思うのだが。
それでは、あまり一般的には知られていない興味深い知識をいくつかご紹介します。
量子もつれ: 量子力学には「量子もつれ」という現象があります。これは、2つの粒子が一度関連付けられると、それらがどれだけ離れていても、一方の状態を変更すると、即座にもう一方の状態も変更されるという現象です。アルバート・アインシュタインはこの現象を「スポーキーな遠隔作用」と呼んでいました。この現象は、量子コンピュータや量子通信の基礎をなす重要な概念です。
オクトパスの遺伝子: オクトパスは、その遺伝子構造が他の生物と大きく異なることで知られています。通常、生物の遺伝子はその種が進化する過程で徐々に変化していきますが、オクトパスの遺伝子は突然大きく変化することがあります。これは「エピジェネティックな進化」と呼ばれ、オクトパスがその特異な生態と高度な知能を持つ原因とも考えられています。
"The Room"という映画: 2003年に公開された"The Room"は、その稀有なプロット、不自然な対話、そして技術的な問題から、「史上最も悪い映画」とも評されることがあります。しかし、そのユニークさが反面、カルト的な人気を博し、今では多くの映画祭やイベントで上映されています。
デザート・ガラス: 約2900万年前、エジプトの砂漠に巨大な隕石が落下し、その衝撃で周囲の砂が一瞬で融解し、ガラス状に固まったものがデザート・ガラスです。古代エジプト人はこのガラスを宝石として利用していました。キング・ツタンカーメンの墓から出土したネックレスにも、デザート・ガラスが使用されていました。
"Noby Noby Boy"というゲーム: "Noby Noby Boy"は、その非常にユニークなゲームプレイで知られています。プレイヤーは伸び縮みするキャラクター、"BOY"を操作し、オブジェクトや建物、動物などを食べて長さを伸ばしていくというゲームです。プレイヤーが伸ばした長さは、他のプレイヤーと共有され、全員で「GIRL」というキャラクターの長さを伸ばすことが目的となっています。このゲームは、ユニークなアイデアとシュールな世界観でカルト的な人気を持っています。
タータグリア語の存在: タータグリア語は、実在する言語ですが、その言語が持つ音声と文法構造が非常に複雑であるため、話者が非常に少ないとされています。これは、カフカス山脈地域のダゲスタン共和国で話されている言語の1つです。タータグリア語は、多くの子音と複雑な子音クラスター、さらに複雑な文法を持っており、その独特の特徴から言語学者たちの興味を引いています。
ホヤの眼球: ホヤは、海の無脊椎動物であり、その中でも特に興味深いものが、ホヤの眼球です。ホヤの眼球は、進化の過程で退化し、非常に単純化された形状をしていますが、それでも光を感知する能力を持っています。この珍しい眼球は、動物の視覚システムの研究において、非常に興味深い対象となっています。
"Cory in the House"というアニメ: "Cory in the House"は、アメリカのテレビドラマシリーズであり、実写で制作されていますが、インターネット上のジョークとして「最高のアニメ」と称されることがあります。このジョークは、インターネットミームとして広まり、一部のアニメファンから愛されるようになりました。
このように、普通の生活ではなかなか知ることが難しい情報やトリビアがたくさん存在します。これらの知識が、日常生活に彩りを与え、さまざまな話題について学ぶきっかけとなることを願っています。
シュレーディンガーはアインシュタインに宛てて、量子力学のコペンハーゲン解釈の重大な欠陥を明らかにするために、架空の実験装置を作った。この解釈では、量子系は外部の観測者と相互作用するまで、2つ以上の状態の重ね合わせに留まるとされる[1]。
この効果を、原子というミクロな世界の特殊性として片付けることはできるかもしれないが、その世界が、テーブルや椅子、猫といったマクロな日常世界に直接影響を及ぼすとしたらどうだろうか。シュレーディンガーの思考実験は、それを明らかにすることで、量子力学のコペンハーゲン解釈の不条理を明らかにしようとした。 粒子が重ね合わされた状態にあることは、一つの事実だ。しかし猫はどうだろう。猫はどちらか一方にしか属さないし、死んだり生きていたりもしない。
ガイガーカウンターの中に、ほんの少しの放射性物質が入っていて、1時間のうちに原子の1つが崩壊するかもしれないが、同じ確率で1つも崩壊しないかもしれない。このシステム全体を1時間放置しておくと、その間、原子が崩壊していなければ、猫はまだ生きていると言うだろう。システム全体のΨ関数(波動関数)は、その中に生きている猫と死んだ猫(表現は悪いが)が等しく混ざり合っていることで、このことを表現している。
この思考実験の意味合いについては、多くの現代的な解釈や読み方がある。あるものは、量子力学によって混乱した世界に秩序を取り戻そうとするものである。また、複数の宇宙で複数の猫が生まれると考えるものもあり、「重ね合わせられた猫」がむしろ平凡に見えてくるかもしれない。
通常の話では、波動関数は箱入りのネコを記述する。QBismでは、箱を開けたら何が起こるかについてのエージェントの信念を記述する。
例えば、Aさんがギャンブラーだとしよう。ネコの生死を賭けたいが、量子波動関数が最も正確な確率を与えてくれることを知っている。しかし、世の中には波動関数のラベルがない。自分で書き留めなければならない。自由に使えるのは、Aさん自身の過去の行動とその結果だけである。なので結果として得られる波動関数は、独立した現実を反映したものではない。世界がAさんにどう反応したかという個人的な歴史なのだ。
今、Aさんは箱を開けた。死んだ猫、あるいは生きている猫を体験する。いずれにせよ、Aさんは自分の信念を更新し、将来の出会いに期待するようになる。他の人が不思議な「波動関数の崩壊」と呼ぶものは、QBistにとっては、エージェントが自分の 賭けに手を加えることなのだ。
重ね合わせを形成するのはエージェントの信念であり、その信念の構造から猫について何かわかる。なぜなら、波動関数は、エージェントが箱に対して取り得るすべての行動（相互に排他的な行動も含む）に関する信念をコード化しており、Aさんの信念が互いに矛盾しない唯一の方法は、測定されていない猫に固有の状態が全く存在しない場合だからである。
QBistの話の教訓は，ジョン・ホイーラーの言葉を借りれば参加型宇宙であるということである。
2. ボーミアンについて
量子力学のコペンハーゲン解釈によれば、電子のような量子粒子は、人が見るまで、つまり適切な「測定」を行うまで、その位置を持たない。シュレーディンガーは、もしコペンハーゲン解釈が正しいとするならば、電子に当てはまることは、より大きな物体、特に猫にも当てはまることを示した：猫を見るまでは、猫は死んでいないし生きていない、という状況を作り出すことができる。
ここで、いくつかの疑問が生じる。なぜ、「見る」ことがそんなに重要なのか？
量子力学には、ボーム力学というシンプルでわかりやすい版があり、そこでは、量子粒子は常に位置を持っている。 猫や猫の状態についても同様だ。
なぜ物理学者たちは、シュレーディンガーの猫のような奇妙でありえないものにこだわったのだろうか？それは、物理学者たちが、波動関数による系の量子的な記述が、その系の完全な記述に違いないと思い込んでいたからである。このようなことは、最初からあり得ないことだと思われていた。粒子系の完全な記述には、粒子の位置も含まれるに違いないと考えたのである。 もし、そのように主張するならば、ボーミアン・メカニクスにすぐに到達する。
シュレーディンガーの猫の本当の意味は、実在論とは何の関係もないと思う人もいる。それは、知識の可能性と関係があるのだ。問題は、量子世界が非現実的であることではなく、量子系を知識の対象として安定化できないことである。
通常の知識の論理では、私たちの質問とは無関係に、知るべき対象がそこに存在することが前提になる。しかし、量子の場合、この前提が成り立たない。量子力学的なシステムに対して、測定という形で問いを投げかけると、得られる答えに干渉してしまう。
これらの本質的な特徴は「反実仮想」であり、何があるかないか（現実）ではなく、何が可能か不可能かについてである。実際、量子論の全体は反実仮想の上に成り立っている。反実仮想の性質は、量子論の運動法則よりも一般的であり、より深い構造を明らかにするものだからだ。
量子論の後継者は、運動法則は根本的に異なるかもしれないが、反実仮想の性質を示すことで、重ね合わせやエンタングルメント、さらには新しい現象が可能になるだろう。
シュレーディンガーは、仮想的な猫の実験で何を言いたかったのだろうか？現在では、シュレーディンガーは、量子論は、猫が死んでも生きてもいない浮遊状態にある物理的可能性を示唆していると主張したと一般に言われている。しかし、それは正反対である。シュレーディンガーは、そのようなことは明らかに不合理であり、そのような結果をもたらす量子論を理解しようとする試みは拒否されるべきであると考えたのである。
シュレーディンガーは、量子力学の波動関数は、個々のシステムの完全な物理的記述を提供することはできないと主張したアインシュタイン-ポドロスキー-ローゼンの論文に反発していたのである。EPRは、遠く離れた実験結果の相関関係や「spooky-a-distance（不気味な作用）」に着目して、その結論を導き出したのである。
シュレーディンガーは、2つの前提条件と距離効果とは無関係に、同じような結論に到達している。彼は、もし1）波動関数が完全な物理的記述を提供し、2）それが「測定」が行われるまで常に彼自身（シュレーディンガー）の方程式によって進化するなら、猫はそのような状態に陥る可能性があるが、それは明らかに不合理であることを示したのだ。したがって、ジョン・ベルの言葉を借りれば、「シュレーディンガー方程式によって与えられる波動関数がすべてではないか、あるいは、それが正しくないかのどちらか」なのである。
もし、その波動関数がすべてでないなら、いわゆる「隠れた変数」を仮定しなければならない（隠れていない方が良いのだが）。もし、それが正しくないのであれば、波動関数の「客観的崩壊」が存在することになる。以上が、Schrödingerが認識していた量子力学的形式を理解するための2つのアプローチである。いわゆる「多世界」解釈は、1も2も否定せずにやり過ごそうとして、結局はシュレーディンガーが馬鹿にしていた結論に直面することになる。
シュレーディンガーの例は、量子システムの不確定性をミクロの領域に閉じ込めることができないことを示した。ミクロな系の不確定性とマクロな系の不確定性を猫のように絡ませることが考えられるので、量子力学はミクロな系と同様にマクロな系にも不確定性を含意している。
問題は、この不確定性を形而上学的（世界における）に解釈するか、それとも単に認識論的（我々が知っていることにおける）に解釈するかということである。シュレーディンガーは、「手ぶれやピンボケの写真と、雲や霧のスナップショットとは違う」と指摘し、量子不確定性の解釈はどちらも問題であるとした。量子もつれは、このように二律背反の関係にある。
ベルが彼の定理を実験的に検証する前、量子力学の技術が発展し、もつれ状態の実在性を利用し、巨視的なもつれシステムを作り出す技術が開発される前、形而上学的な雲のオプションはテーブルから外されるのが妥当であった。しかし、もしもつれが実在するならば、それに対する形而上学的な解釈が必要である。
波動関数実在論とは、量子系を波動関数、つまり、死んだ猫に対応する領域と生きた猫に対応する領域で振幅を持つように進化しうる場と見なす解釈のアプローチである。シュレーディンガーが知っていたように、このアプローチを真面目に実行すると、これらの場が広がる背景空間は、量子波動関数の自由度を収容できる超高次元空間となる。
6. 超決定論について
不変集合論（IST）は、エネルギーの離散的性質に関するプランクの洞察を、今度は量子力学の状態空間に再適用することによって導き出された量子物理学のモデルである。ISTでは、量子力学の連続体ヒルベルト空間が、ある種の離散的な格子に置き換えられる。この格子には、実験者が量子系に対して測定を行ったかもしれないが、実際には行わなかったという反実仮想の世界が存在し、このような反実仮想の世界は格子の構造と矛盾している。このように、ISTは形式的には「超決定論」であり、実験者が行う測定は、測定する粒子から独立しているわけではない。
ISTでは、ISTの格子上にある状態は、世界のアンサンブルに対応し、各世界は状態空間の特別な部分集合上で進化する決定論的系である。非線形力学系理論に基づき、この部分集合は「不変集合」と呼ばれる。格子の隙間にある反実仮想世界は、不変集合上には存在しない。
アインシュタインは、量子波動関数は、不気味な距離作用や不確定性を持たない世界のアンサンブルを記述していると考えていたが、これは実現可能である。 特に、シュレーディンガーの猫は、死んでいるか生きているかのどちらかであり、両方ではないのだ。
シュレーディンガーの猫の寓話に混乱をもたらしたのは、物理システムが非関係的な性質を持つという形而上学的仮定である。 もし全ての性質が関係的であるならば、見かけ上のパラドックスは解消されるかもしれない。
猫に関しては、毒が出るか出ないか、猫自身が生きているか死んでいるかである。 しかし、この現象は箱の外にある物理系には関係ない。
箱の外の物理系に対しては、猫が起きていても眠っていても、猫との相互作用がなければその性質は実現されず、箱と外部系との将来の相互作用には、原理的に、猫がその系に対して確実に起きていたり確実に眠っていたりした場合には不可能だった干渉作用が含まれる可能性があるからだ。
つまり「波動関数の崩壊」は、猫が毒と相互作用することによって、ある性質が実現されることを表し、「ユニタリー進化」は、外部システムに対する性質の実現確率の進化を表すのである。 これが、量子論の関係論的解釈における「見かけのパラドックス」の解決策とされる。
8. 多世界
物理学者たちは古典物理学では観測された現象を説明できないことに気づき、量子論の現象論的法則が発見された。 しかし、量子力学が科学的理論として受け入れられるようになったのは、シュレーディンガーが方程式を考案してからである。
シュレーディンガーは、自分の方程式を放射性崩壊の検出などの量子測定の解析に適用すると、生きている猫と死んでいる猫の両方が存在するような、複数の結果が並列に存在することになることに気づいた。実はこの状況は、よく言われるように2匹の猫が並列に存在するのではなく、生きている1匹の猫と、異なる時期に死んだ多数の猫が並列に存在することに相当する。
このことは、シュレーディンガーにとって重大な問題であり、量子測定中に量子状態が崩壊することによって、量子系の進化を記述する方程式としての普遍的な有効性が失われることを、彼は不本意ながら受け入れた。崩壊は、そのランダム性と遠方での作用から、受け入れてはならないのだろうか。その代わりに、パラレルワールドの存在が示されれる。これこそが、非局所的な作用を回避し、自然界における決定論を守る一つの可能性である。
量子もつれに対して今持ってるイメージ。量子もつれが量子間の距離に関係なく起こることを非局在性によるものと言って片づけるのははっきりいって説明から逃げてるだけだよな。なぜ空間の大きさなど無視しているかのように振る舞うのかか疑問なのにそれに対して非局在性があるからというはトートロジー的というか理由になってない。
二種類の色玉が入ったガラガラ回すタイプの抽選機があったとして、この抽選機は普通のものと違い玉の出口にホースのようなある程度曲げたりできる、不透明な筒が垂れ下がった状態で接続されているとする。
抽選機を回せばどちらかの玉が排出されるが排出口と筒の入り口はぴったりくっついてるので何が出たかは確認できない。
玉は重力に従って筒の中を安定した速度で転がっていくが、とにかく転がっている先の方で筒を切ってみることではじめて何が排出されたか確認できる。
この玉が何が何色かわかれば抽選機に入っている残りの玉の色も観測せずと確定する、という具合か。
最初に抽選機に玉を入れる作業が人為的に行うもつれの設定に相当する。でも具体的に各量子にがどの状態であるかについては人為的に設定、関与できないから、どの色が排出されるかが確率論的であるように、量子もつれという現象が起こるのではとイメージした。このイメージだとなんの不可思議なことは起こっていないことになる。確率論的であるからといって抽選玉が重ね合わせを起こしているわけでは当然ないのだから。
まあこのイメージは多分穴があるんだろう。
なのでもう一つ考えておく。
凸型と凹型の互いがぴったりくっつくパズルピースの一方を誰かに運ぶとする。
ただしそのパズルピースは加工される段階で凸型と凹型に分離する前に、決まった面積の判子がランダムな位置に押されたうえで、各ピースにそれと同じ大きさの不透明な薄片がぴったり貼られる。一連の流れはブラックボックスのなかで機械処理によって行われ人間は完成品だけを見ることができる。
運ぶ側が凸を運ぶか凹を運ぶかの指定はできる。これはもつれを設定した量子のうちどっちのモーメントを送るかということに相当する。
しかし測定器を傾けた場合にどう観測されるかというところまでは人為的に関与できない。傾けた場合に観測されるモーメントがピースの片方に押された分のハンコの面積に相当する。
送られた側は薄片を剥がしてハンコの面積を図れば、送った側が持っているピースのハンコの面積も確定するという具合か。
ようはモーメントを矢印とみなしたとき、人間が指定できるのは、左か右かということだけ。←、→。
しかし人間はこれを「平面的にしか」捉えられない。というのもこれは、上あるいは下にも矢印が突き出た矢印のようなものなのだ。Ｌがたの積み木のようなものを上から見れば出っ張っているかどうか分かりづらくなる(場合によっては分からなくなる)ことを想像してほしい。
もっといえば左か右かということは指定できるが、それが「左手系」か「右手系」かには関与できない/いままでのもつれを確かめる実験でしてこなかったようなものだと思う。
左かつ左手系(上)なら、もう片方のもつれの関係にあるやつは右かつ右手系(下)なんだよ。同じ左でも右手系ならその相棒は左手系なので上なんだよ。もつれを調べる過程でモーメントを指定する過程において、そのモーメントがここでいう右手系のものか左手系のものなのかは観測できないので区別できないから、こういうことが起こるんだと思う。観測できないなというのは、観測したら確定しちゃってもつれがあるかどうか調べられなくなるからね。
まず前提として、"重ね合わせ"は基本的に量子レベル、ミクロな世界のものなのです。
クッキーはマクロ世界の存在だから「可能性が重なった状態」にはなってない。
だから割ったクッキーを観測しようがしまいが、割れた断面は確定しているわけです。OK？
それじゃ次は"注意深く条件設定した場合"はどうなるのか話してみよう。
"シュレーディンガーの猫"というのは、放射性元素の崩壊っていうミクロな話を、猫の生死っていうマクロな話に上手いこと連動させた思考実験なのね。
放射性元素の崩壊ってのは確率的な現象で、観測されるまでは"崩壊した/してない"ていう重ね合わせ状態にある。
そこで、十分に少量の放射性物質、ガイガーカウンターとそれに連動したハンマー(放射線検知したら振り下ろされる)、あとは揮発性の毒が入った瓶をハンマーの下に設置して、それら一式を猫と一緒に鉄の箱に入れる。
すると、箱の中が観測されるまで
・ガイガーカウンターは"放射線検知した/してない"って重ね合わせ状態、
・連動ハンマーは"振り下ろされた/されてない"って重ね合わせ状態、
・猫は"(毒で)死んだ/生きている"って重ね合わせ状態
になるわけよ。
「ミクロ世界だけだと思った？残念！実はマクロ世界でもあり得るのでした！」ってのがこの思考実験のキモね。
で、クッキーの話に戻るんだけど、状態が重ね合わさったクッキー自体はシュレーディンガーの猫と同じギミックで作成可能よ。
ガイガーカウンター連動ハンマーで叩き割るのを毒瓶でなくてクッキーそのものにすれば、"割れている/いない"って重ね合い状態が作れるでしょ。
これが"注意深く条件設定"して作成した量子重ね合わせクッキーにあたるのかな。
無理というか私の貧弱な想像力ではクッキーを量子もつれ状態に持っていけるギミックが思いつかないというだけなんだけども。
そういうわけで、"注意深く条件設定した場合"でも"量子もつれクッキー"なんて想定できないから、それをもとに回答なんかできないわけ。
そいで、もし元増田が想定できるんならそれを教えてちょうだいな、というのがブコメ("注意深く条件設定した場合"をまず～)の趣旨だったのね。
でまあ過程とか無視して量子もつれクッキー作ったらどうなるの？っていう卓袱台返しだけど↓
どうにかして「可能性が重なった状態」のふたつに割ったクッキーを作ったら、量子もつれ状態の粒子の代わりに量子テレポーテーションの実験に使えないのか。
実験には使えないね。例え話として説明に使うのもちょっと厳しいかな。
だって"量子もつれクッキー"がどんなものか分からないからね。
「量子もつれ状態にあるヒッポロ系ニャポーンさ！」とか言われても困るでしょ？それと同じね。
ごくごく単純に、粒子とかをクッキーに例えるならOKよ？説明にも思考実験にも使える。
「EPRペアになってる粒子対」あたりを「割れたクッキー対」、「粒子のスピン」あたりを「クッキーの断面情報」に言い換えるだけだもの。
もちろんこれはクッキーじゃなくともよろしい。煎餅でもチューペットでもキットカットでもOK。
え？クッキーで例えた意味が無いって？まあ例え話なんてそんなもんよ。
ついでに最初のブコメではそういう意味に取った上で回答したんだよね。
とまあこんな感じでどう？
数式抜きで優しく教えてくれると嬉しいな。
https://twitter.com/hottaqu/status/597149727541501952
スピンを観測したとき＋が出たというアリスの経験の記憶もすっかり初期化されてしまう。
そしてボブの干渉実験終了後には、アリスの脳には半分の確率で前の自分の実験でスピンが＋だった記憶が構成され、残り半分の確率でーであった記憶が植えつけられる。
https://twitter.com/hottaqu/status/597160860516093952
相対論で言うところの事象（event）は、世間の感覚でいうところの「歴史」でもある。
古典的相対論では、事象は誰にとっても不変であり、一度起きてしまった歴史的事件は時空においても普遍的な意味を持つと考えられてきた。
https://twitter.com/hottaqu/status/597161902792257536
先のアリスとボブの実験でも、アリスが体験した「スピンは＋」という歴史的事件の全ての記憶や記録はボブの干渉実験によって初期化される。
そして実験後に「スピンがー」という記憶が構成された場合には、先の「スピンは＋」とアリスが体験した歴史は宇宙のどこにもその痕跡がなくなり消滅してしまう。
https://twitter.com/hottaqu/status/597163371176153088
「関ヶ原の合戦が昔あった」という歴史的事象の存在性も、量子力学ではある意味格下げに。
例えば遠い星にいる知的生命体にとっては、関ヶ原の合戦に関わる人物やその後の子孫（我々）や文献のマクロな量子的重ね合わせ状態と思って構わないし、干渉実験を地球に行えばその事実はある確率で消え失せる。
量子もつれ状態のAとA'、BとB'をアリスとボブがそれぞれ片方ずつ持つ。
観測の結果スピンが+なら相手に干渉実験を行い、-なら何もしないものとする。
観測段階でのスピンは、（A+B+）（A+B-）（A-B+）（A-B-）の4通りがそれぞれ25％の確率で現れる。
（A+B+）の場合、お互いが干渉実験を行って双方を初期化するため測定をやり直した状態になり、4通りの結果がそれぞれ6.25％で出現する。
（A+B-）ならアリスが干渉実験を行ってボブの観測を初期化し、（A+B+）と（A+B-）がそれぞれ12.5％。
（A-B+）は、ボブが干渉実験を行って（A+B+）と（A-B+）がそれぞれ12.5％。
（A-B-）は両方何もしないので25％のまま。
合計すると（A+B+）と（A-B-）がそれぞれ31.25％、（A+B-）と（A-B+）がそれぞれ18.75％になる。
