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SCIENTIFIC AMERICAN May 2007 

"A Do-It-Yourself Quantum Eraser"

「やってみよう!“量子消しゴム”実験」より抜粋

By Rachel Hillmer /Paul Kwiat R. ヒルマー /P. クワイアット
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Notoriously, the theory of quantum mechanics reveals a fundamental weirdness in the way the world works. Commonsense notions at the very heart of our everyday perceptions of reality turn out to be violated: contradictory alternatives can coexist, such as an object following two different paths at the same time; objects do not simultaneously have precise positions and velocities; and the properties of objects and events we observe can be subject to an ineradicable randomness that has nothing to do with the imperfection of our tools or our eyesight. 量子力学の理論はこの世界の最も基本的な奇妙さを暴いてみせる。日々の実体認識を中核で支えている私たちの常識が,そこでは覆る。
1つの物体が同時に異なる経路をたどるなど,相容れぬことが共存しうる。物体の正確な位置と速度を,同時には確定できない。私たちが観測する事象は,ぬぐい去ることのできない不確定性を伴う。観測装置や視力の不完全さとは無関係に生じる不確定性だ。
Gone is the reliable world in which atoms and other particles travel around like well-behaved billiard balls on the green baize of reality. Instead they behave (sometimes) like waves, becoming dispersed over a region and capable of crisscrossing to form interference patterns. ビリヤードの玉が緑の台の上でどう動くかは正確に予測できるが,原子などの粒子になると,そうした確かな世界は消えてしまう。これらの粒子は時として波のように振る舞い,ある範囲の領域に広がって,互いに重なり合うと干渉パターンを生じることもある。
Yet all this strangeness still seems remote from ordinary life. Quantum effects are most evident when tiny systems are involved, such as electrons held within the confines of an atom. You might know in the abstract that quantum phenomena underlie most modern technologies and that various quantum oddities can be demonstrated in laboratories, but the only way to see them in the home is on science shows on television. Right? Not quite. もっとも,こうした奇妙さは日常生活とは縁遠い。量子効果が最もはっきり現れるのは,原子に束縛された電子など,ごく小さな系だ。量子が引き起こす現象が多くの近代技術の基礎になっていることも,研究室で奇妙な量子現象がさまざまに実験されていることも,あなたは観念的には知っているだろうが,自宅でそれを見るにはテレビの科学番組しか手はない。そうでしょう?いや,実はそうでもない。
We will show you how to set up an experiment that illustrates what is known as quantum erasure. This effect involves one of the oddest features of quantum mechanics--the ability to take actions that change our basic interpretation of what happened in past events. 次ページから,「量子消去」という現象を見る簡単な実験法を紹介する。量子消去効果は量子力学の最も風変わりな側面に関係している。過去の事象で何が起こっていたのか,その解釈が事後の私たちの行為によって変わってくるのだ。
Before we explain what we mean by that and outline the experiment itself, we do have to emphasize one caveat in the interest of truth in advertising. The light patterns that you will see if you conduct the experiment successfully can be accounted for by considering the light to be a classical wave, with no quantum mechanics involved. So in that respect the experiment is a cheat and falls short of fully demonstrating the quantum nature of the effect. その意味や実験法の概略を説明する前に,ひとつ強調しておかねばならない点がある。以下の実験をうまく実行すると光のパターンが見られるが,これは光を量子力学とは無関係の古典論的な波と考えることによって説明しうる。だから,その意味では実験は量子消去効果の量子力学的本質を完全には示しておらず,ちょっと“ずるい”ところがある。
Nevertheless, the individual photons that make up the light wave are indeed doing the full quantum dance with all its weirdness intact, although you could only truly prove that by sending the photons through the apparatus and detecting them one at a time. Such a procedure, unfortunately, remains beyond the average home experimenter. Still, by observing the patterns in your experiment and by thinking about what they mean in terms of the individual photons, you can get a firsthand glimpse of the bizarre quantum world. それでも,光波を構成している個々の光子は量子力学的な奇妙さそのままに振る舞っている。厳密には,光子を実験装置に送り込み,その都度,光子を検出することによってのみ,それを証明できるのだが,これは残念ながら平均的なアマチュア実験家の手に余る。だが,以下の実験で生じるパターンを観察し,個々の光子がパターンを生み出した意味を考えることによって,量子世界の奇妙さを実感できるはずだ。