前のエピソード――第3話　日本人の起源がポリネシア人に関係があると言う説がありますが、これに対してあなたはどう思いますか？

現実世界にもしどこでもドアが出来たとしたら、使ったら本人や周りにどのような影響がありますか。

条件

フェルミ推定を使ってください。

フェルミ推定に使う条件は、2023年の地球の科学技術でできる限り実現可能なものを設定してください。

ただし、これが無いとどこでもドアが実験不可能という部分は条件から外さないようにしてください。

人工知能↓

どこでもドアが実現する場合の材料や影響について、フェルミ推定で考えてみましょう。フェルミ推定とは、大雑把な仮定や推測に基づいて、複雑な問題の答えを求める方法です。以下のような手順で進めます。

1. どこでもドアの仕組みを想像する

2. どこでもドアの材料や必要なエネルギーを推定する

3. どこでもドアの本人や周りへの影響を考える

まず、どこでもドアの仕組みを想像してみます。どこでもドアは、扉を開けると目的地に瞬時に移動できるというものですが、そのためには何が必要でしょうか。一つの可能性として、量子もつれを利用したテレポーテーションという方法が考えられます。量子もつれとは、一度相互作用した量子同士が、離れていても相関を持ち続ける現象です⁵。テレポーテーションとは、ある場所にある物体の情報を別の場所にある物体に転送することで、物体を移動させる技術です⁶。

この方法では、どこでもドアは以下のような仕組みになります。

- 扉の両側に量子もつれになった光子対を生成する装置を設置する

- 目的地にあらかじめ光子対の片方を送っておく

- 扉を開けるときに光子対のもう片方を測定し、その情報を目的地に送信する

- 目的地で受信した情報を用いて、扉から出た物体と同じ状態の物体を生成する

次に、どこでもドアの材料や必要なエネルギーを推定してみます。量子もつれになった光子対を生成する装置は、自発的パラメトリック下方変換という現象を利用したものが実現可能です⁷。この現象では、レーザー光を非線形光学結晶に当てると、2つの低エネルギーの光子に分裂し、それらが量子もつれになります。この装置は、レーザー光源、非線形光学結晶、ビームスプリッター、光検出器などから構成されます。これらの材料はすでに市販されており、コストは数十万円程度でしょう。

量子もつれになった光子対を目的地に送る方法は、光ファイバーや衛星通信などが考えられます。光ファイバーでは、長距離では減衰や分散が問題となりますが、中継器や増幅器などで補正できます。衛星通信では、大気や雲などの影響や信号干渉が問題となりますが、高度や周波数帯域などで調整できます。これらの方法では、送信距離や速度によってコストが変わりますが、数千円から数万円程度でしょう。

扉から出た物体の情報を目的地に送る方法は、古典的な通信手段を用いることができます。例えば、携帯電話やインターネットなどです。この場合、送信する情報量は、物体の質量や構造によって異なりますが、一般的な人間の場合は約10^28ビット程度と推定できます。これは現在の通信速度では非現実的な量ですが、未来の技術では可能になるかもしれません。この方法では、通信料金やデータ容量によってコストが変わりますが、数百万円から数億円程度でしょう。

目的地で受信した情報を用いて、物体と同じ状態の物体を生成する方法は、原子レベルでの精密な操作が必要です。このような技術は現在では不可能ですが、未来ではナノテクノロジーや量子ドットなどを利用したものが考えられます。この方法では、生成する物体の種類や量によってコストが変わりますが、数億円から数兆円程度でしょう。

以上の推定から、どこでもドアを実現するためには、少なくとも数億円から数兆円程度のコストがかかると考えられます。また、必要なエネルギーは、光子対の生成や送信にかかるエネルギーや物体の生成にかかるエネルギーなどを合計すると、数十キロワットから数百キロワット程度でしょう。

最後に、どこでもドアの本人や周りへの影響を考えてみます。どこでもドアを使うと、時間や空間の制約を超えて移動できるというメリットがあります。例えば、遠く離れた場所にある親戚や友人に会いに行ったり、旅行や出張に便利だったりします。また、緊急時や災害時にも役立つかもしれません。しかし、どこでもドアにはリスクや問題もあります。例えば、

- 物体の生成に失敗したり誤った物体が生成されたりする可能性がある

- 物体の情報が漏洩したり改ざんされたりする可能性がある

- 物体の移動に伴うエネルギー保存則や運動量保存則などの物理法則への影響がある

- 物体の移動に伴う生態系や環境への影響がある

- 物体の移動に伴う社会的・倫理的・法的な問題がある

以上のように、どこでもドアは非常に高度で高価な技術であり、利用する際には注意が必要です。

ソース: Bing との会話 2023/7/26

(1) 量子もつれ - Wikipedia. https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8F%E5%AD%90%E3%82%82%E3%81%A4%E3%82%8C.

(2) 2022年ノーベル物理学賞「量子もつれ」とは - 産業技術総合研究所. https://www.aist.go.jp/aist_j/magazine/20230308.html.

(3) ノーベル物理学賞「量子もつれ」をわかりやすく解説 - ナゾロジー. https://nazology.net/archives/115781.

(4) 【ドッカンバトル】無尽蔵のエネルギー・人造人間17号＆18号 .... https://kamigame.jp/%E3%83%89%E3%83%83%E3%82%AB%E3%83%B3%E3%83%90%E3%83%88%E3%83%AB/%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%83%A9%E3%82%AF%E3%82%BF%E3%83%BC/%E4%BA%BA%E9%80%A0%E4%BA%BA%E9%96%9317%E5%8F%B7%EF%BC%8618%E5%8F%B7/4.html.

(5) 無尽蔵（むじんぞう）とは？意味・使い方をわかりやすく解説 .... https://dictionary.goo.ne.jp/word/%E7%84%A1%E5%B0%BD%E8%94%B5/.

(6) 【ドッカンバトル】LR17号18号（無尽蔵のエネルギー）の評価 .... https://gameranbu.jp/dbzdokkan/454177f636a459cf4b27.

(7) 可採年数6万年、無尽蔵の国産エネルギー「海水ウラン」の技術 .... https://cigs.canon/article/20220829_6957.html.