Name: フェルミ・パラドックスへの量子論的解決策 (A Quantum Solution to the Fermi Paradox)
Uploaded: 2026-02-12T18:24:13.000Z
Duration: 5 min 18 s
Description: VoiceTubeの動画で発音を聞きながら英語表現を覚えよう！学べる英語：

Why hasn't extraterrestrial life contacted us yet?

地球外生命体はまだ私たちに接触していないのはなぜでしょうか？

Is the core question of the Fermi paradox.

それがFermi paradoxの核心的な問いです。

In short, the observable universe contains so many millions of billions of stars and planets that the chances of intelligent life arising elsewhere, and

要するに、観測可能な宇宙には、星や惑星が何兆と存在するため、他の場所でも知的生命体が発生する可能性は、

probably many, many, many places elsewhere, seems almost inevitable.

おそらく他の多くの場所でも、ほぼ避けられないように思えます。

And yet we haven't heard from any aliens.

それなのに、私たちはまだエイリアンからの連絡を受けていません。

One possible explanation is that we're overlooking quantum mechanics.

1つの可能性として、私たちは量子力学を見落としているのかもしれません。

Here's the to communicate long distances in space, it may be that you need to be using quantum communication.

宇宙で長距離通信するには、量子通信を使う必要があるのかもしれません。

A fundamental problem with interstellar communication is the speed of light.

星間通信の根本的な問題は光速です。

The distances between stars are just so big, and light takes so long to get there.

星と星の距離は非常に大きく、光がそこに到達するには長い時間がかかります。

You have to be really efficient with your communication.

通信は非常に効率的に行う必要があります。

You don't want to wait a decade to hear back.

返信を10年も待ちたくないですよね。

すみません、一瞬途切れました。

もう一度言っていただけますか？

And it turns out that quantum communication, where you send photons that are entangled or in a carefully superimposed quantum state, quantum communication can be incredibly more information dense than non quantum communication.

そして、光子を量子もつれの状態や、注意深く重ね合わせ状態にした量子通信では、非量子通信よりもはるかに多くの情報を送れることがわかっています。

In one protocol, any number of quantum bits can be used to transmit twice as many non quantum bits.

あるプロトコルでは、いくつの量子ビットを使っても、非量子ビットの2倍の情報を送ることができます。

And in another setup, it takes exponentially more non quantum bits than quantum bits to transmit a particular type of information.

そして別の設定では、特定の種類の情報を送るのに、量子ビットよりも指数関数的に多くの非量子ビットが必要になります。

Though both of these quantum efficiency gains have caveats that we'll explain later.

ただし、これらの量子効率向上には、後で説明する注意点があります。

But regardless, quantum communication being more efficient doesn't, on its own, explain Fermi's where are all the aliens Paradox.

しかし、いずれにしても、量子通信がより効率的であるというだけでは、Fermi's where are all the aliens Paradox を説明するには十分ではありません。

Quantum communication, it turns out, has some very particular requirements, and

量子通信は、実は非常に特別な要件があり、

it's those that might help solve the Fermi paradox.

それがFermi paradox を解決するのに役立つかもしれません。

Specifically, to send quantum information to someone else, you can't just broadcast a signal out in all directions like you can with radio waves or whatever.

具体的には、誰かに量子情報を送る場合、電波などでできるような、あらゆる方向に信号をブロードキャストするだけではいけません。

The laws of physics require the person receiving the quantum information to get over 50% of photons you send in order to reconstruct the info.

物理法則により、情報を再構築するためには、受信者は送信した光子の50%以上を受け取る必要があります。

So instead of broadcasting a quantum signal, you have to narrowcast, I mean, focus it.

ですから、量子信号をブロードキャストするのではなく、ナローキャスト、つまり集中させる必要があるのです。

The equation for this tells us that the size of the transmitting and receiving telescopes must be really, really big.

このための計算式は、送受信する望遠鏡の大きさが非常に非常に大きくなければならないことを示しています。

Exactly how big depends on how far you're sending the message and what wavelength of light you're using.

どのくらい大きくなるかは、メッセージを送る距離と使用する光の波長によって決まります。

And the 50% receipt requirement means you have to send a quantum signal using photons with wavelengths that'll pass undisrupted both through the Earth's atmosphere and across interstellar space, rather than getting scattered off of interstellar dust or whatever.

そして、50%の受信要件があるため、地球の大気や星間空間を妨げられずに通過する波長の光子を使って量子信号を送る必要があります。星間塵などで散乱されるのではなく。

And the numbers work out such that if you want to do quantum communication with Alpha Centauri, the nearest star system to, you'd need a telescope around 100 km in size and a bigger one from more distant locations.

そして計算によると、最も近い恒星系であるアルファ・ケンタウリと量子通信を行いたい場合、望遠鏡は約100kmの大きさが必要で、より遠い場所からはさらに大きな望遠鏡が必要になります。

And this is not like the Very Large Array where they have radio dishes really far apart to simulate having a large telescope.

これは、大きな望遠鏡を持っているように見せるために、非常に離れた場所に電波望遠鏡を配置した、Very Large Arrayのようなものではありません。

In this case, you actually have to build the whole telescope because you have to get more than 50% of the photons.

この場合、光子の50%以上を取得する必要があるため、実際に望遠鏡全体を建設する必要があります。

Interstellar quantum communication is a hard thing to do.

星間量子通信は、非常に難しいことです。

Perhaps now you can start to see how this explains the Fermi paradox.

これで、フェルミのパラドックスが説明できる理由がわかってきたのではないでしょうか。

Suppose that widespread alien civilizations are using interstellar quantum communication with huge oversized telescopes.

広範囲にわたる異星文明が、巨大すぎる望遠鏡を使って星間量子通信を行っていると仮定してみましょう。

And for their quantum communications to work, each transmission has to get the majority of the transmitted photons into the receiving telescope.

そして、彼らの量子通信が機能するためには、各送信で送信された光子の大部分を受信望遠鏡に届ける必要があります。

Which means that very few would stray off by having happenstance to be detected by our undersized telescopes.

つまり、偶然にも私たちの小さすぎる望遠鏡に検出されるようなものは、ごくわずかしか外れないということです。

And because we wouldn't receive more than 50% of the photons from a transmission, both because we don't have a big enough telescope and the signal wouldn't be pointed at us anyway, it wouldn't be possible to understand any of the information we received.

そして、送信された光子の50%以上を受信できないため、十分な大きさの望遠鏡を持っていないことと、そもそも信号が私たちに向けられていないことから、受信した情報を理解することは不可能になります。

Basically, aliens communicating quantumly could be sending messages whizzing past us all the time, and we wouldn't know.

基本的に、量子的に通信している異星人は、常に私たちのそばを通り過ぎるメッセージを送っているかもしれませんが、私たちはそれに気づかないでしょう。

Plus, any aliens that had telescopes powerful enough for quantum communication with us would also consequently have telescopes good enough to see that we don't have telescopes powerful enough for quantum communication.

さらに、私たちとの量子通信に十分な望遠鏡を持っている異星人は、私たちには量子通信に十分な望遠鏡がないことを見ることができるほど強力な望遠鏡も持っていることになります。

So they would know that sending us a message is futile and therefore perhaps wouldn't bother.

そのため、私たちにメッセージを送ることは無駄だと知り、したがって、おそらくそうしないでしょう。

In summary, our theoretical and experimental understanding of quantum information suggests that aliens might be likely to use quantum interstellar communication rather than non quantum communication.

要約すると、量子情報に関する私たちの理論的および実験的な理解は、異星人は非量子通信よりも量子星間通信を使用する可能性が高いことを示唆しています。

Which means aliens would be sending narrow cast messages that would mostly pass us.

これは、異星人がほとんど私たちを通り過ぎるナローキャストメッセージを送っていることを意味します。

And even if we could intercept them, we wouldn't have the capacity to intercept enough to receive the message, and

そして、たとえそれらを傍受できたとしても、メッセージを受け取るのに十分な量を傍受する能力がないため、

therefore we would expect not to hear anything.

何も聞こえないと予想されるでしょう。

そしてそれがフェルミのパラドックスの解決策です。

まだいくつかの未解決の疑問があります。

Like if aliens wanted to communicate with us and could tell we couldn't receive a quantum message, why wouldn't they just send us a regular signal, like with radio waves or something?

例えば、異星人が私たちとコミュニケーションを取りたいと思っていて、私たちが量子メッセージを受け取れないとわかっていたら、なぜ電波などを使った通常の信号を送ってこなかったのでしょうか？

And also, if aliens had traveled through the galaxy to set up a network of giant telescopes, couldn't they just come visit?

また、異星人が銀河を旅して巨大望遠鏡のネットワークを構築したとしたら、ただ訪ねてくることはできなかったのでしょうか？

But answering those is beyond the scope of this video.

しかし、それらに答えることは、このビデオの範囲を超えています。

Whether you're an alien learning to build an interstellar quantum communication network, or simply a human like me wanting to excel at learning science, I recommend Brilliant, this video's sponsor.

あなたが星間量子通信ネットワークを構築することを学ぶ異星人であれ、私のように科学を学ぶことに秀でたいと思う人間であれ、このビデオのスポンサーであるBrilliantをお勧めします。

Brilliant allows you to learn by doing, utilizing step by step interactive lessons that guide you to understand from first principles, such as their scientific thinking course, which teaches logical and scientific problem solving through the lens of everyday physics and engineering puzzles.

Brilliantでは、ステップバイステップのインタラクティブなレッスンを活用して、実践を通して学ぶことができます。これにより、日常の物理学や工学のパズルを通して論理的かつ科学的な問題解決を教える科学的思考コースのように、第一原理から理解を深めることができます。

Brilliant makes it easy for anyone, whether you're 10 or 100, to learn in a more fun and effective way than just watching videos.

Brilliantなら、10歳でも100歳でも、動画を見るよりも楽しく効果的に学べます。

To sign up for Brilliant for free and get 30 days of full access to all of their courses, go to brilliant.org minutephysics or scan the QR code on screen or click on the link in the description.

Brilliantに無料で登録し、すべてのコースに30日間フルアクセスするには、brilliant.org minutephysics にアクセスするか、画面のQRコードをスキャンするか、説明欄のリンクをクリックしてください。

You'll also get 20% off an annual premium subscription for all of Brilliant's content.

また、Brilliantの全コンテンツの年間プレミアムサブスクリプションが20%割引になります。

Again, that's brilliant.org minutephysics and thanks to Brilliant for their support.

繰り返しになりますが、brilliant.org minutephysics です。Brilliantのサポートに感謝します。

The protocol, called super dense quantum coding allows you to send two non quantum bits of information from each quantum bit you send, which seems like a 2x speedup, except it requires the receiver to already be in possession of an entangled quantum bit from the sender in order to receive the message.

スーパーデンス量子コーディングと呼ばれるこのプロトコルでは、送信する各量子ビットから2つの非量子ビットの情報を送信できます。これは2倍の速度向上のように思えますが、メッセージを受信するには、受信者がすでに送信者からエンタングルした量子ビットを所有している必要があります。

So you'd either have to bring a big supply of pre entangled quantum bits with you when you built the receiving telescope, or the sender would still have to send two quantum bits to transmit two non quantum bits, in which case they could just send the non quantum ones.

そのため、受信望遠鏡を構築する際に、あらかじめエンタングルした量子ビットを大量に用意しておくか、送信者が2つの非量子ビットを送信するために2つの量子ビットを送信する必要があるかのどちらかになります。その場合、非量子ビットをそのまま送信することもできます。

The other procedure called the hidden matching problem, which requires exponentially more non quantum bits to be sent than quantum ones.

もう一つの手法である隠れマッチング問題では、量子ビットよりも指数関数的に多くの非量子ビットを送信する必要があります。

This procedure also requires the receiver to already be in possession of some information, and

この手順でも、受信者はすでに何らかの情報を所有している必要があり、

it's not clear exactly how it would be turned into a general communication protocol, but

それがどのように一般的な通信プロトコルに変換されるかは、まだはっきりしていませんが、

it has been proven that this procedure is exponentially faster when you communicate quantumly than non quantumly.

この手順が、量子通信で非量子通信よりも指数関数的に高速であることが証明されています。

字幕リスト動画再生

フェルミ・パラドックスへの量子論的解決策 (A Quantum Solution to the Fermi Paradox)

capacity

brilliant

fundamental

suppose