Beyond the Quantum Horizon

量子の限界を覆す

By David Deutsch ／Artur Ekert

D. ドイチュ／A. エカート


Late in the 19th century an unknown artist depicted a traveler who reaches the horizon, where the sky meets the ground. Kneeling in a stylized terrestrial landscape, he pokes his head through the firmament to experience the unknown. The image, known as the Flammarion engraving, illustrates the human quest for knowledge. Two possible interpretations of the visual metaphor correspond to two sharply different conceptions of knowledge.		19世紀後半，名の知れない芸術家が，地平線に到達した旅行者を描いた。そこは空と地が出合う場所で，旅行者はいかにも地上の風景といった中でひざまずき，頭を天空に突き出して未知なるものを経験しようとしている。「フラマリオンの木版画」の名で知られるこの図は，人が知識を求める姿を描いている。この図に込められた意味についての解釈は2つあり，それぞれが「知識」についてのまったく異なる概念に対応している。
Either it depicts an imaginary barrier that, in reality, science can always pass through, or it shows a real barrier that we can penetrate only in our imagination. By the latter reading, the artist is saying that we are imprisoned inside a finite bubble of familiar objects and events. We may expect to understand the world of direct experience, but the infinity outside is inaccessible to exploration and to explanation. Does science continually transcend the familiar and reveal new horizons, or does it show us that our prison is inescapable—teaching us a lesson in bounded knowledge and unbounded humility?		ひとつはこの図は知識の想像上の限界を描いたもので，科学は常にそれを超えていくとの見方だ。もうひとつは，知識には実際の限界があり，想像の中でしかそれを超えられない，というものだ。後者の見方に立つと，我々は見知ったものと見知った出来事だけでできている有限の世界の中に閉じ込められた囚人である。この世界を直接の経験によって理解することは恐らくできるだろうが，その外に広がる無限の世界を探索したり，説明したりすることはかなわない。　科学は既に見知った世界を超えて，常に新たな地平を見いだしていくことができるのだろうか？　それとも我々は馴染み深い事物で満たされた牢獄から逃れることはできず，知識は有限で，人はどこまでも謙虚であるべきと教訓を垂れているのだろうか。
Quantum theory is often given as the ultimate argument for the latter vision. Early on, its theorists developed a tradition of gravely teaching willful irrationality to students: “If you think you understand quantum theory, then you don’t.” “You’re not allowed to ask that question.” “The theory is inscrutable and so, therefore, is the world.” “Things happen without reason or explanation.” So textbooks and popular accounts have typically said.		量子論はしばしば，後者の見方を支持する究極の論証として持ち出される。量子論の理論家たちは早い時期から学生たちに対し，非合理なことをわざと重々しく教えるという伝統を作り上げてきた。「もし量子論を理解したと思ったら，それを理解していないのだ」「その質問は問うてはならない」「量子論は不可解であり，だから世界も不可解だ」「ものごとは理由なく，説明できない形で起こる」。教科書や啓蒙書の類は，こんな風に語っている。
Yet the developments of the past couple of decades contradict those characterizations. Throughout the history of the field, physicists often assumed that various kinds of constraints from quantum physics would prevent us from fully harnessing nature in the way that classical mechanics had accustomed us to. None of these impediments have ever materialized. On the contrary, quantum mechanics has been liberating. Fundamentally quantum-mechanical attributes of objects, such as superposition, entanglement, discreteness and randomness, have proved not to be limitations but resources. Using them, inventors have fashioned all kinds of miraculous devices, such as lasers and microchips.		だが量子論にそうした特徴があるとしたら，これまで数十年の発展と矛盾する。量子力学の歴史を通じて，物理学者たちは，量子力学によって課される様々な限界のために，古典力学で慣れ親しんだ方法では自然を完全に制御することはできないと思い込んできた。だが，そうした障壁は存在しない。　それどころか，量子力学はかつてあると予想されていた限界を解き放ってきた。物体に備わった本質的に量子的な性質である「重ね合わせ」や「量子もつれ」「不連続性」「ランダムさ」などは，限界を課すのではなく，むしろリソースになることが明らかになった。技術者たちはこれらの性質を使うことで，レーザーやマイクロチップなど，数々の奇跡のようなデバイスを実現してきた。
These were just the beginning. We will increasingly use quantum phenomena for communications and computation systems that are unfathomably powerful from a classical point of view. We are discovering novel ways of harnessing nature and even of creating knowledge.		これらはまだほんの始まりにすぎない。通信や計算システムへの量子現象の応用は，今後ますます拡大するだろう。それらは古典的な観点から見ると，計り知れない威力を秘めている。我々は自然を活用するだけでなく，知を生み出していく新たな手段を発見しつつあるのだ。