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時間は、量子力学と一般相対性理論では根本的に異なる性格を持っている。量子論では、事象は一定の順序で展開するが、一般相対性理論では時間的順序は物質の分布に影響される。
今回、国際的な科学者チームが、新しい種類の量子時間秩序を発見しました。この研究では、「時間の流れに影響を与えるほど巨大な物体を量子状態に置くとどうなるのか」を明らかにしました。
この発見は、過去1世紀に開発された2つの重要な物理学理論の要素を結集するためにグループが考案した、あるテストから生まれました。
UQの物理学者マグダレナ・ジッチ博士は、「アインシュタインの理論では、巨大な物体が存在すると時間が遅くなることを説明していました。2隻の宇宙船が、相手の攻撃をかわしながら、指定された時刻に互いに砲撃するよう求められたと想像してください。
“どちらかが早く発射しすぎると、もう一方を破壊してしまう。アインシュタインの理論では、強大な敵は一般相対性理論の原理を利用して、巨大な物体（惑星など）を一方の船に近づけて、時間の経過を遅らせることができます。タイムラグがあるため、巨大な物体から最も遠い船がより早く発砲し、もう一方を破壊するのだ。
“量子力学の第2理論では、どんな物体も重ね合わせの状態になることができるとされています。つまり、異なる状態で発見することができるのです。シュレディンガーの猫を考えてみてください。”
“量子力学の理論を用いると、もし敵が惑星を「量子の重ね合わせ」の状態にしたなら、時間もまた乱されるはずです。どちらのゲームも1位でも2位でもなく、1位でも2位でもある特定の量子状態にあるという、イベントの順序が展開する新しい方法があるはずです。”
UQの研究者であるファビオ・コスタ博士は、「論文に書かれているような『惑星の重ね合わせ』は、決して実現できないかもしれませんが、技術によって、重力を使わずに、量子世界での時間の働き方をシミュレーションすることができました」と述べています。たとえ実験が決してできないとしても、この研究は将来の技術に関連するものです。”
“我々は現在、-ごく簡単に言えば-時間を効果的に飛び越えて、我々の「普通の」世界で知っているような、時間の固定された順序で動作するデバイスよりもはるかに効率的に演算を行うことができる量子コンピュータを目指しています。”
スティーブンス工科大学とウィーン大学の科学者は、Nature Communicationsに掲載された「Bell’s Theorem for Temporal Order」の共著者です。