まるでSF。量子系システムで、時間を巻き戻したり早送りすることができると科学者

　まるでSFの世界の話のようだが、ヨーロッパの研究グループが、時間を逆転させて、過去の状態に戻す方法を考案したそうだ。しかも実験で実証することにも成功したという。

　理論上は可能だったとしても、その方法で実際に人間を若返らせることは難しい。

　それでも量子の世界なら、彼らが考案した「巻き戻しプロトコル」を利用することで、まるで映画を巻き戻すかのように、粒子を過去に戻すことができる。

　ただ時間を逆行させるだけでなく、物理系の時間を奪うことで時間を早めることすらできるというが、一体どんな方法ならばそんなことが可能になるのだろうか？

録画映像を巻き戻すかのように時間が逆行

　この驚くべき理論と実験結果は、オーストリア科学アカデミーとウィーン大学の研究チームによる一連の研究（『Physical Review X』『Quantum』『Arxiv』『Physical Review Letters』『Optica』）で紹介されている。

　その概要について、研究チームのミゲル・ナバスケス氏は、映画を例に挙げて説明している。

　たとえば、あなたが映画館に行ったとしよう。それはあなたがどうしても観たかった映画だが、あいにく体調が悪くトイレに立つことになった。そのせいで見逃したシーンは見逃したまま。映画館で確認することはできない。

　だが自宅でネット配信や録画した映画を観ているのならば、いつでも好きなように巻き戻せるし、退屈ならば早送りすることだってできる。

　研究チームが考案した「巻き戻しプロトコル」は、「量子スイッチ」なる実験装置を”クリエイティブ"に使うことで、まるで映画を巻き戻すように粒子を過去の状態に戻すことができる。

　時間を逆行させる粒子は、電子・陽子・ミューオンなど、どんな粒子でもいい。今回の実験では、「光子」を使って、クリスタルに進入する以前の状態に戻すことに成功したという。 量子光学・量子情報研究部門（IQOQI）の研究室で研究を行うオーストリア科学アカデミー（OAW）の研究者たち / image credit:OAW

古典物理学の制約を量子力学の領域でクリア

　この実験のベースにあるのは、相対性理論が予測する「ウラシマ（浦島）効果」であるという。

　ウラシマ効果とは、光速に近づくと時間の流れが遅くなるという不思議な現象のことだ。

　たとえば、双子の兄が光速近くで飛行するロケットに乗って宇宙に旅立ち、弟はそのまま地球に残ったとしよう。

　すると光速で移動する兄は時間の流れが遅くなり、地球に帰還したときは弟の方が歳をとっているという奇妙なことが起こる。

　これは実際に観測可能な現象だが、私たちが体感できるほどの効果を得るには、膨大なエネルギーが必要になるので、現実的ではない。

　だが古典的・相対論的物理学の領域ではなく、非相対論的量子力学の領域でなら、そうした制約はない。研究チームはそれを実証すべく、1ビットの情報量をもつ粒子で実験を行い、見事成功したのだという。

人間の時間の巻き戻しは理論上は可能だが、現実的には意味がない

　だからと言って、あなたの時間を巻き戻して、若返ることができるという意味ではない。

　だが、人間を外部からの影響をまったく受けない箱に入れてやれば、理論上は可能であるらしい。

　だが今のやり方ではそもそも成功確率が非常に低いうえに、膨大な情報量をもつ人体をほんの1秒若返らせようと思えば、数百万年もかかってしまう。それでは現実的には意味がないだろう。

物理系の時間を奪うことで時間を早めることも可能に

　また今のところ巻き戻しプロトコルは、粒子の状態を元に戻せるだけだ。時間を巻き戻すことはできても、早送りすることはできない。だが研究チームには秘策があるようだ。

　巻き戻しプロトコルでは、1ビットの情報量をもつ粒子を5分前に戻すには、5分かかる。戻したい時間と同じだけ時間が必要なのだ。

　時間の流れを速めるには、この原理を応用する。それは、まったく同じ物理系から時間を盗むという奇策だ。

　たとえば、完全に同一の物理系が10個あり、それで1年間実験したとする。このとき9つの物理系から時間を奪い、それを1つの物理系に与える。

　すると、その物理系は1年で10年が経過したことになるのだそうだ。

　量子の世界の不思議な話で、なかなか理解が追いつかないが、いずれそれが実世界の役にたつ可能性もある。

　研究チームによれば、巻き戻しプロトコルで量子プロセッサのエラーを無かったことにするなど、便利な応用が考えられるのだそうだ。

References:‘We have made science fiction come true!’ Scientists prove particles in a quantum system can be rejuvenated | Science & Tech | EL PAIS English Edition / Scientists Say They Can Reverse Time in a Quantum System / written by hiroching / edited by / parumo
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