OIST,量子力学と古典物理学の境界を調査

沖縄科学技術大学院大学(OIST)の研究チームは,量子力学の現象と考えられていたものが古典物理学で説明できることを示した(ニュースリリース)。

強結合は,相互作用により光と物質が双方とも影響されるときに起きる現象だが,通常,光と物質が相互作用をする際,光は影響を受けない。一般的にこの現象は,量子効果として考えられてきたが,研究チームは,量子力学の世界と古典物理学の世界の境界を調べた。

量子粒子が数多く集まった状態,もしくは光が空洞の中に閉じ込められた状態では,古典物理学があてはまるが,もしこれらを一緒にして強く結合させたら,量子力学の世界となる。

このタイプの強結合が,古典物理学で説明できるかどうかを見極めるため,研究チームは,超低温で存在する液体ヘリウムの表面に何千万,何億もの電子を集めた。

そしてこれらの電子を,電磁波であるマイクロ波を入れた空洞の中に投入した。すると電子と電磁波は相互作用を起こし,双方に変化が観察された。これは強結合のサインだとしている。

この実験を通じて研究チームは,実験で観察した強結合の現象を説明する古典物理学モデルを作り上げることに成功したとしている。この発見は,大量の粒子における強結合は,以前から考えられていたように量子力学の世界ではなく,古典物理学の世界に分類される可能性があることを意味するという。

今回の成果により強結合を理解し,量子ビットとの関係を解明することは,量子計算の発展に非常に有益で,強結合があれば,量子メモリーとして使用できる量子ビット,光,粒子の間での量子情報を交換することができるとしている。

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