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物理:段階的に起こる場の状態収縮と量子非破壊光子計数

Nature 448, 7156 doi: 10.1038/nature06057

測定中のミクロな系の不可逆な発展は量子論の重要な特徴である。この系は、測定されるオブザーバブル(観測可能量)が一般に量子不確定性を示す初期状態から、そのオブザーバブルが正確にわかる状態へと射影される。その値はランダムで、系の初期状態で決まる確率に従う。測定によって引き起こされる発展(「状態の収縮」として知られる)は、段階的に起こすことができ、基本となる状態変化の影響を蓄積する。本論文では、このような段階的に進行する収縮を、共振器中に蓄積した場の光子数を非破壊測定することにより観測した結果を報告する。原子はミクロな時計としてふるまい、共振器を次々に横切る。時計の進む割合が光により変化するのを測定して、最初は不確定であった光子数がある整数値に収束するまで、情報を段階的に抽出する。反復測定した結果どうしの相関から、光子数の広がりが抑制されることが実証された。この手続きは、量子測定にかかわる仮説(状態の収縮、統計的な結果および再現可能性)をすべて示しており、そのため、共振器中に閉じ込められた非古典場の研究が容易になると思われる。

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