量子力学の「非常識さの限界」がみえてきた―――最小シナリオで見えた新たな境界 (2/3)

量子力学の非常識さの限界値を特定

量子世界がどこまで“非日常的”な振る舞いを許すのか？

答えを得るため研究者たちはまず、“最小のベル実験”であるCHSHシナリオという舞台を用意しました。

これは、あたかも小さな劇場のようなもので、登場人物（アリスとボブ）を2人に絞り、測定方法を各2種類ずつに限定するという極限までシンプルなセットです。

「これで大丈夫なの？」と思うかもしれませんが、この条件だけでも量子力学特有のもつれ（奇妙なトリック）を十分発揮できる余地があるのです。

研究チームが次に行ったのは、まるで暗闇の部屋を照らすように、あらゆる測定角度やもつれの強さを網羅的にチェックするという作業でした。

角度や状態の組み合わせは一見無数に思えますが、数学的な対称性を巧みに利用することで重複を省き、すべての可能性を効率的に探索できる仕組みを整えたといいます。

そこで得られた膨大な統計データは、大きな立体図形のように一つの“かたまり”としてイメージできます。

さらに細かく見てみると、図形でいう「稜線」や「角」に当たる部分に、量子力学の非局所性が極限まで高まるポイントがあるのがわかりました。

そこでは「これ以上は決して超えられない」という“量子の壁”がそびえ立ち、まるで舞台の底から「ここが限界だよ」と宣言しているように見えるのです。

この“鋭い稜線”に当たる分布が持つもう一つの注目点は、“自己テスト”という特別な性質です。

宝の地図に描かれたXマークを見つければ確実に宝を得られるように、もし実験でこの分布が観測されれば、装置の中でどんな量子状態や測定が行われているかをほぼ一意に特定できるのです。

これが実現すれば、「自分たちの装置は確実にもつれを利用している」と強く主張できるわけです。

こうして解析を進めた結果、研究者たちはCHSHシナリオで量子力学が作り出せる統計分布をほぼ網羅し、そこにある「壁」と「自己テスト」の構造を初めて体系的に描き出しました。

どんな方法を試しても決して超えられないラインが存在し、その最先端に立ったときこそ自己テストが働くという展開は、まるで舞台脚本のクライマックスを見ているかのようです。

この発見により、量子暗号や量子コンピュータといった先端技術の分野でも「装置の中身は間違いなく本物のもつれを使っている」と胸を張って言える基盤が固まったといえます。

いわば、「量子世界の不思議はどこまで広がるのか？」という問いに対し、“ここからある意味で、これ以上先は行けない”という線と、“そこに到達したときこそわかる新たな真実”の両方がはっきり示されたのです。