量子もつれ わかりやすく

量子もつれというのは、とても不思議な現象で

遠く離れた二つのものが、まるでお互いに話しているかのように

密接に関係している状態のことを言います。

この不思議なつながりをわかりやすく説明するために

お話を一つ使ってみましょう。

想像してみてください、二つの魔法のボールがあって

これらのボールは特別な魔法でつながっています。

どんなに遠くに離れていても、一つのボールが赤に変われば

もう一つのボールも同時に赤に変わるんです。

同じように、一つが青に変われば、もう一つも青になります。

これが「量子もつれ」という現象です。

遠く離れた場所にいても、二つのボールは

まるで一緒にいるかのように振る舞います。

この魔法のボールの話は、量子もつれを簡単に理解するための例です。

物理学の世界では、このような不思議なつながりを使って

たくさんの新しい技術や発見が行われています。

たとえば、とても速く情報を送る方法などに

この現象が使われています。

だから、「量子もつれ」とは、二つのものが

魔法のようにつながっている不思議な状態のことなんですね。

量子もつれを表現する際によく使われる数式は

ベルの不等式違反や量子状態の記述に関連するものです。

特に、量子もつれを示す一般的な例は

エンタングルメントされた量子ビット（qubit）のペア

での状態を記述するものです。

例えば、二つの量子ビットが

エンタングルメントされている状態の一つは

次のように表されます：

∣ψ⟩=12(∣00⟩+∣11⟩)|\psi\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}} (|00\rangle + |11\rangle)∣ψ⟩=2​1​(∣00⟩+∣11⟩)

この状態は「ベル状態」と呼ばれ

二つの量子ビットが完全にエンタングルメントされていることを

示しています。

ここで、∣00⟩|00\rangle∣00⟩ および ∣11⟩|11\rangle∣11⟩ は、

それぞれ二つの量子ビットが「0」状態および「1」状態に同時にあることを意味します。

また、量子もつれの度合いを数値的に表現するためには

「コンカレンス」や「エンタングルメント・ウィットネス」などの

測定値が使われますが、これらはもっと複雑な数学を必要とします。

エンタングルメントの詳細な解析には、密度行列やブロッホ球の表現も

使用されることがあります。