光子の直線偏光と円偏光の不確定性原理：情報セキュリティアドミニストレータ試験対策

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光子の直線偏光と円偏光の不確定性原理

前章でのべたように、不確定性原理といえば、まずは粒子の位置と運動量の関係が有名なのですが、必ずしもそれだけとは限りません。例えば光です。光は波動であるとともに粒子でもある。これも量子力学では有名な原理ですが、粒子としての光の基本単位であるそれぞれの光子に対し、例えば直線偏光と円偏光とを同時に確定させることはできません。直線偏光というのは、進行方向に対しどんな横波成分を持っているかという量です。また円偏光というのは、その横波成分が時間的にどう回っていくかということです。

また、直線偏光だけをとっても、それを水平方向（０度）か垂直（９０度）方向かだけで測定してしまうと、そうではない例えば４５度か１３５度か、といった情報はご破算になってしまいます。これも一種の不確定性原理です。

ただし量子暗号の基本的な仕組みを理解するためには、直線偏光や円偏光の物理的な意味はそれほど重要ではありません。とりあえず下記のことだけを、心にとどめておいてください。

「ある光子に対し、同時に知ることのできない２つの物理量がある。一方を知るためには、もう一方の量はどう変化するかまったく予測できなくなる」。