2024年12月28日放送 22:00 - 23:15 NHK総合

NHKスペシャル
量子もつれ アインシュタイン 最後の謎

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(オープニング)
量子もつれ アインシュタイン最後の謎

アラン・アスペ、ジョン・クラウザー、アントン・ツァイリンガーの3人は、2022年のノーベル物理学賞を受賞した。ジョン・クラウザーが、私は量子もつれをまったく理解できていないと語った。アントン・ツァイリンガーが、この世界は私達が思うよりずっとファンタジーに満ちていると語った。

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量子もつれ アインシュタイン最後の謎
第1章 不思議な量子のつじつま合わせ

光量子コンピューターの世界的権威である古澤明教授が、量子コンピューターも量子力学もウィンドサーフィンも僕にとっては全く変わらないと語った。20世紀初頭の物理学者らが行っていた、量子の実験を紹介。量子には、原子や電子や一部の分子が含まれる。波動方程式により、不思議な量子のつじつま合わせができるようになった。デビッド・カイザー教授が「多くの物理学者を含め誰にとっても飲み込むのは大変なことでした」と語った。アインシュタインは、世界は明確なもので出来ていると考えていて、量子力学の波動方程式に決定的な欠陥があると指摘していた。量子を擬人化して、どっちを通るかゲームで量子の動きを解説した。デビッド・カイザー教授が「量子もつれは現代物理学で最も奇妙な概念の一つだ」と語った。古澤教授が、学術会議のお偉いさんから「君はオカルトやってるね」と言われたと語った。

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第2章 天才、そしてスプーン曲げ

量子力学の分野で、多くの研究者らがノーベル賞を受賞した。物理学者のデビッド・ボームは、「隠れた変数に基づく量子理論の解釈の提案」という論文を発表した。バジル・ハイリー博士が、デビッド・ボームとのディスカッションについて語った。ボーム数式の二重スリットシミュレーションを紹介。デビッド・ボームの理論は発表当時、ひどく馬鹿げていると批判された。デビッド・ボームは、ユリ・ゲラーやダライ・ラマとも交流した。

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第3章 日曜日からの使者

ジョン・スチュワート・ベルは、デビッド・ボームの論文に感銘を受けた。多くの物理学者らが、ジョン・スチュワート・ベルをヒーローと呼んでいる。ベルが発見した数式は、机上の空論だった量子もつれに革命をもたらした。CERN(欧州原子核研究機構)でベルは、量子もつれについて研究した。ベルはクイーンズ大学で物理学を学び、アインシュタインの主張には絶対的な説得力があると思う様になった。ベルが、なぜデビッド・ボームの素晴らしい発見と論文に寛容でなかったのかと語った。ラインホルト・バートルマン博士は、CERNでベルと物理学のコミュニティーにとって重要なことを研究した。ベルは、量子論に間違いがあるとしたら「観測する」という行為の中にあるはずだと考えていた。ベルの不等式は、量子もつれを証明した。ベルが、物理学の未来が理解できなくなることに賛成できないと語った。ベルの不等式は無名の雑誌に投稿され、ジョン・クラウザーから手紙をもらった。

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第4章 ゴミ箱から拾い上げた実験屋

ジョン・クラウザーの自宅を取材。ジョン・クラウザーは、様々な実験器具を自作している。ジョン・クラウザーはベルの不等式についてカリフォルニア大学バークレー校で実験を行ない、量子もつれが存在する可能性がでた。ジョン・スチュワート・ベルが主催し、シチリア島で量子もつれをテーマとした学会が行われ、ジョンやアラン・アスペらが招かれた。アラン・アスペは量子もつれに関する実験を行い、ベルの不等式は成り立たず量子もつれが存在すると発表した。ベルは、62歳で脳梗塞で亡くなった。

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第5章 暗号・コンピューター・テレボーテーション

1990年代に、量子暗号の実用化に向けた研究が行われた。アルトゥール・エカート教授はベルの不等式をツールとして使い、量子暗号の仕組みを考えた。セス・ロイド教授が、組み立て最中の量子コンピューターを紹介した。古澤教授は、量子もつれを連鎖して瞬時に転送する量子テレポーテーションを生み出した。2024年11月、光量子コンピューターが実用化された。

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第5章 量子もつれ最後の証明

量子もつれの研究を続けてきた、アントン・ツァイリンガーにインタビュー。アントン・ツァイリンガーは、ホーフブルク宮殿の地下で実験を行い、宇宙にある光源を実験に利用することを思いついた。ラ・パルマ天文台で実験が行われ、量子もつれが存在する可能性は99.999999%と発表された。

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最終章 量子がもつれて未来をひらく

プリンストン高等研究所は、晩年のアインシュタインが過ごしていた。宇宙の始まりであるビッグバンは、量子もつれが関わっているという論文が注目されている。ファン・マルダセナ教授は、ホログラム宇宙論を研究している。ジョン・クラウザーは、趣味のヨットレースに没頭している。アントン・ツァイリンガーが、量子もつれがなぜ起きるのかはいまだにわからないと語った。

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(エンディング)
エンディング

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