堀田氏は驚いたことに、実際には、単純な一連の出来事が量子真空を負の状態に誘導し、量子真空が持っていないように見えたエネルギーを放棄する可能性があることを発見した。 「最初は自分が間違っているのではないかと思いました」と彼は言いました。「そこでもう一度計算し、自分の論理を確認しました。 しかし、欠陥は見つかりませんでした。」
この問題は、量子真空の奇妙な性質から生じます。 何もない独特のタイプ それは危険なほど何かに似ています。 不確定性原理により、量子システムはエネルギーが完全にゼロの完全に静かな状態に落ち着くことができなくなります。 その結果、真空であっても、それを満たす量子場の変動によって常にパチパチ音が鳴らなければなりません。 これらの終わりのない変動は、ゼロ点エネルギーとして知られる最小量のエネルギーをあらゆるフィールドに注入します。 物理学者は、この最小のエネルギーを持つ系は基底状態にあると言います。 基底状態のシステムは、デンバーの路上に駐車された車に似ています。 たとえ海抜よりもかなり高いとしても、これ以上下がることはできません。
イラスト：クアンタマガジン
それでも堀田は地下駐車場を見つけたようだ。 ゲートのロックを解除するには、量子場のパチパチ音の本質的なもつれを利用するだけでよいことに彼は気づきました。
一定の場所での変動は完全にランダムであるため、絶え間ない真空の変動を永久機関の動力として使用することはできません。 空想的な量子電池を真空に接続することを想像すると、変動の半分がデバイスを充電し、残りの半分がデバイスを消耗します。
しかし、量子場はもつれており、ある場所の変動は別の場所の変動と一致する傾向があります。 2008 年、堀田は、アリスとボブという 2 人の物理学者がどのように考えられるかを概説した論文を発表しました。 これらの相関関係を利用する ボブを囲む基底状態からエネルギーを引き出すためです。 スキームは次のようになります。
ボブはエネルギーが必要であることに気づきました。空想的な量子電池を充電したいのですが、彼がアクセスできるのは何もない空間だけです。 幸いなことに、彼の友人のアリスは、遠く離れた場所に設備の整った物理研究所を持っています。 アリスは研究室で磁場を測定し、そこにエネルギーを注入し、その変動について学びます。 この実験では場全体が基底状態から変化しますが、ボブが知る限り、彼の真空は最小エネルギー状態のままで、ランダムに変動します。
しかしその後、アリスは自分のいる場所の周囲の真空に関する調査結果をボブにテキストメッセージで送信し、ボブにいつバッテリーを接続するかを伝えることになります。 ボブは彼女のメッセージを読んだ後、新しく発見した知識を使用して、真空からエネルギーを抽出する実験を準備できます (アリスが注入した量まで)。
「その情報により、ボブは必要に応じて変動のタイミングを計ることができます」と彼は言いました。 エドゥアルド・マルティン・マルティネス、ウォータールー大学とペリメーター研究所の理論物理学者で、新しい実験の1つに取り組みました。 (量子場の抽象的な性質のため、タイミングの概念は文字通りというよりも比喩的なものであると彼は付け加えました。)
ボブはアリスが投入した以上のエネルギーを取り出すことができないため、エネルギーは保存されます。 そして、アリスのテキストが到着するまでエネルギーを抽出するために必要な知識が彼には欠けているため、光より速く伝わる効果はありません。 このプロトコルは神聖な物理原則に違反しません。