量子電池は「時間の逆行」で充電できる可能性――「観測」を打ち消すと起きること

量子の世界では、単に粒子を「observation 観測する」という行為が、現実にわずかながら変化をもたらす。日常ではりんごやコーヒーを見つめても何も起きないが、量子の世界では「見る」こと自体がシステムに影響を与える。しかも、同じ条件で同じ観測をしても、結果はサイコロのようにばらつく。これは不確かな測定ではなく、自然界に備わった本質的な性質だ。

しかし、何十回、何百回と繰り返すと、統計的なパターンが見えてくる。ある変化の「direction 向き」が自然に現れる。この自然な流れが、量子版の「時間の矢」と呼ばれる。つまり、観測結果の傾向から、時間がどちらに進んでいるかを判別できるのだ。ガルシア＝ピントス氏らの研究は、この矢の向きを操作する方法を提示した。

その方法は、「observation 観測」によって生じた変化を、後から逆の操作で打ち消すというものだ。例えるなら、観測の風で机の上の紙が落ちたあと、それを即座に拾って元に戻すようなもの。宇宙全体は進み続けているが、特定の系——「紙」だけに注目すると、あたかも時間が戻ったように見える。量子の世界では、この「戻り」が、時間の矢の指標上で本物の逆行と見分けがつかなくなるという。

研究チームは、打ち消しの強度を調整することで、時間の矢の向きや大きさまでも変えることに成功した。弱く打ち消せば矢は前へ、強くすれば逆方向に反転する。特に注目されるのは、打ち消しを強くしたとき、平均的に時間が後ろへ進んでいるかのような挙動が現れることだ。ガルシア＝ピントス氏は「observation 観測の効果に逆らえば、時間が逆行したかのような状態が作れる」と説明する。

この発想は、19世紀の物理学者マクスウェルが提唱した「マクスウェルの悪魔」の量子版と見なせる。分子の動きを賢く整理する架空の存在——それを量子操作で実現したのが今回の仕組みだ。論文の著者らも「現代版の悪魔」と明言している。この原理を応用すれば、エネルギーを干渉なしに高効率で蓄える「quantum battery 量子電池」の実現が期待される。観測の影響を打ち消すことで、エネルギーを最適に蓄える仕組みの構築が可能になるかもしれない。