24/09/26 07:54:34.34 sgBuS8iz9.net
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米パデュー大学と米ノースカロライナ州立大学に所属する研究者らが発表した論文
「Extracting and Storing Energy From a Quasi-Vacuum on a Quantum Computer」は、
量子力学の性質を利用して、一見空っぽに見える空間からエネルギーを抽出し、瞬間移動させ、さらには貯蔵する方法を実証した研究報告である。
量子力学の世界では、完全に空の空間は存在しない。
どんなに何もない場所でも、量子場の微小な揺らぎ（真空の量子揺らぎ）が常に存在する。
これは、ハイゼンベルクの不確定性原理に基づく現象で、エネルギーと時間の関係から生じる。
研究チームは、この量子揺らぎと量子もつれ（2つの粒子がどれだけ離れていても相関関係を保つ現象のこと）の性質を組み合わせて、
抽出、転送、貯蔵の3つでエネルギーを操作することに成功した。
エネルギーの抽出では、まず量子もつれ状態にある2つの量子ビット（キュービット）を用意する。
これらは初期状態では最低エネルギー状態にある。
一方のキュービットを測定すると、その測定行為によってエネルギーがその場に注入され、量子状態が変化する。
もう一方のキュービットのエネルギーはその時点では変化しないが、測定結果の情報を用いることで、そのキュービットからエネルギーを取り出すことが可能になる。
エネルギーの転送では、量子エネルギーテレポーテーション（QET）プロトコルを使用する。
これは量子もつれの性質と古典的な通信を組み合わせたもので、一方のキュービットの測定結果に基づいて他方のキュービットに操作を加えることで、
エネルギーを転送（テレポート）する。
エネルギーの貯蔵では、転送されたエネルギーは非常に微弱で不安定なため、すぐに環境に逃げてしまう。
そこで研究チームは、このエネルギーを第3のキュービットに転送して貯蔵する方法を開発した。
これにより、抽出したエネルギーを後の利用のために保持できるようになった。
この研究は、米IBMの量子コンピュータと量子回路シミュレーターの両方を用いて実証されており、理論と実験の両面から検証が進んでいる。
まだ実験段階だが、将来的には量子コンピュータの性能向上や、他のさまざまな分野での応用が期待される。
Source and Image Credits: Xie, Songbo, Manas Sajjan, and Sabre Kais. “Extracting and Storing Energy From a Quasi-Vacuum on a Quantum Computer.”
arXiv preprint arXiv:2409.03973（2024）.