客観的実在は存在せず？量子力学の逆説「ウィグナーの友人」を初実験

量子力学分野における「ウィグナーの友人」と呼ばれる思考実験では、2人の観測者が相異なる矛盾する実在を体験できるという結論が導かれる。この結論は長年疑問視されてきたが、その結論が正しいことを検証する「実際」の実験を初めて実施した。 by Emerging Technology from the arXiv2019.04.04

1961年のことだ。ノーベル物理学賞受賞者のユージン・ウィグナーは、さほど知られていない量子力学のパラドックスを論証した思考実験の概要をまとめた。ウィグナーの思考実験は、2人の観察者（ここでは、ウィグナーとウィグナーの知人）が異なる実在を体験できるという量子力学の奇妙な本質を示している。

以来、物理学者は「ウィグナーの友人」思考実験を使って測定の本質を探求し、客観的事実が存在するか否か議論してきた。客観的事実を立証するために実験をする科学者にとって、この議論は重要だ。もしも、科学者たちが異なる実在をそれぞれ体験するなら、彼らが合意できる客観的事実は存在しないことになる。

ウィグナーの思考実験はディナーの後の会話のネタとしては面白いが、これまでは思考実験を超えるものではなかった。

ところが、物理学者たちは昨年、最新の量子テクノロジーを使えば、ウィグナーの友人の思考実験を実際の実験で再現できることに気づいた。すなわち、研究所で異なる実在を作り出し、それらを比較することで、異なる実在が共存可能かどうかを明らかにできるはずだというのだ。

初めてこの実験を実施したと発表したのが、スコットランドのエディンバラにあるヘリオット・ワット大学のマッシミリアーノ・プロイエッティらの研究チームだ。彼らは異なる実在を作り上げ、比較した。そして、互いに相容れない異なる実在は共存可能であり、実験の客観的事実に合意することは不可能であり、ウィグナーは正しかったという結論に至った。

元々のウィグナーの思考実験は原理的には単純明快だ。単一光子の偏光状態を測定したとき、偏光方向は水平か？垂直か？と問う。量子力学の法則によると、測定するまでは光子は同時に両方の偏光状態で存在する。これは「重ね合わせ」と呼ばれる状態だ。

ウィグナーは、異なる研究室の友人が光子の状態を測定して結果を記録する一方、ウィグナー自身は遠くから観察していると仮定する。ウィグナーは友人の測定結果に関する情報は一切持っていない。そのた …

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