高精度な時計の進みをレーザーで長距離伝送

高精度な時計の進みを、大気中を通過するレーザー光で長距離伝送する実験に中国の研究チームが成功した。

量子もつれの実験にノーベル物理学賞

2022年のノーベル物理学賞は、もつれた光子の実験で量子情報科学の基礎を築いた3人の物理学者に贈られる。

原子干渉計で地下のトンネルを検出

超低温の原子を使った量子センサーで重力の変化を感知し、都市の道路下の地下トンネルを検出できた。この研究結果について、量子センシングと地球物理学の観点から3人の研究者が解説する。

量子論に虚数は不可欠か？

標準的な量子論は、負の数の平方根を含む。しかし、こうした虚数は理論に不可欠なのだろうか？　虚数を含まない、量子論と類似した理論が誤りであることを証明する方法が提案され、実数のみの類似理論が誤りであることが実験で確認された。

電子の固体状態の画像化に初めて成功！

電子が結晶化した状態である「ウィグナー結晶」は微小で壊れやすく、直接観察が極めて難しい。今回、デバイスをグラフェンで覆い、その上から観察することによって、この電子の結晶の顕微鏡での撮影が可能になった。

スクイーズド光で顕微鏡の感度を向上

生体組織の画像撮影において、分子内の振動からの光シグナルでコントラストを得ることは可能だが、このシグナルの検出は難しい。今回、スクイーズド量子状態にある光を使って、これまでは雑音に覆い隠されていた、分子振動のシグナルを検出する方法が実証された。

小さな太鼓で量子もつれを観測

巨視的物体の量子もつれの証拠が、振動するアルミニウム膜の研究で得られた。

最速の乱数生成器を開発

レーザーを使って毎秒250兆ビットの速度で物理的に乱数を作り出す装置が開発された。今後、必要な機能を1つのチップに載せた小さな素子ができるかもしれない。

Clarice Aiello

量子コンピューターの開発レースに新たな動き

量子コンピューターの開発ではこれまで超伝導方式が主流だったが、大企業の数々から長く目を向けられることのなかった 「イオントラップ方式」が最近になって勢いを増している。

一方向だけの超伝導を実現

ある方向の電流を流すと超伝導状態になるが、その逆方向の電流を流すと超伝導状態にならない（常伝導になる）薄膜が作られた。これは、電力消費が極めて低い電子工学素子の実現につながるかもしれない。

エニオンの実験的証拠を観測

エニオンと呼ばれる奇妙な準粒子の存在が実験的に確認された。この成果は、エラーを起こしにくい量子コンピューターの実現につながる可能性がある。

量子揺らぎが巨視的物体の位置を変える

重力波検出器による精密測定を本来の限界を超えて改善する方法が報告された。また、量子揺らぎは巨視的物体の位置を変えることができることが示された。

宇宙にある極低温実験室で奇妙な物質状態を生成

国際宇宙ステーションの極低温実験室でボース・アインシュタイン凝縮体が生成された。量子物理学の謎をこれまで以上に詳細に探ることが可能になった。

衛星による1000km超の量子鍵配送を達成

量子鍵配送は、安全な通信を保証できる暗号技術だ。長距離の量子鍵配送が、信頼できる中継装置の必要性なしに可能であることが、人工衛星を使った実験で示された。

三角形でトポロジカルなレーザー

量子カスケードレーザーと呼ばれる素子は、有用なテラヘルツ放射を作るが、その性能は通常、製造上の欠陥に非常に敏感だ。今回、この制約が、トポロジカル・ロバスト（頑健）性と呼ばれる性質を使って克服された。

量子ゆらぎによる熱伝達を観測

真空の隙間で隔てられた2つの物体間で、量子ゆらぎによる熱輸送が可能であることが実験で示された。この効果は、ナノスケールの素子での熱伝達やその制御に利用されるかもしれない。

ボース・アインシュタイン凝縮を宇宙空間で実現

ボース・アインシュタイン凝縮体と呼ばれる変わった超低温気体が、初めて宇宙空間で生成された。宇宙での生成は、地上での生成よりもさらに低い温度を実現できるなど、さまざまな利点があり、この気体は宇宙を超高精度で調べる量子センサーにもなりそうだ。

マヨラナ粒子の証拠を観測

マヨラナフェルミオンと呼ばれるエキゾチックな粒子は、量子計算に応用できる可能性があるが、その存在はまだ決定的な形で確かめられていない。今回、2つの研究グループが、マヨラナフェルミオンと考えられる実験結果を得た。

ダイヤモンドで実現した室温連続放射メーザー

レーザーのマイクロ波版であるメーザーは、動作する環境が特殊であるか、通常の環境で動作するものは連続的に放射を出せないために用途が限られていた。今回、ダイヤモンドを使い、室温で連続放射するメーザーが開発された。