学習院大学 平野研究室

　近年、先端科学技術の様々な分野で、量子力学の原理がより直接的な形で姿を現しつつあります。 微細加工技術の進展によりデバイスが微小になればなるほど、電子の波動性といった量子力学的な性質がマクロな形で現れてきます。 原子気体においては、室温から極低温へなるにつれて、剛体球として扱える原子が波動性を無視できなくなります。 光を使った通信・計測においては、ハイゼンベルグの不確定性関係に起因する揺らぎが、実際の精度に制限を与えるようになってきました。

　このような量子効果は、我々にとって不可避の邪魔な存在なのでしょうか？ 最近の研究により、光や物質の量子状態を制御することにより、量子揺らぎによる限界を乗り越えられることが示されただけでなく、量子力学の原理をうまく利用すると、古典的にはありえない新しい応用が可能であることが分かってきました。

　例えば、量子力学的な測定は必ず測定対象に影響を与えるという原理を使って盗聴不可能な通信、量子暗号通信が可能になります。 量子計算は、状態の重ね合わせの原理を利用した"高速"な計算を可能にする技術です。 量子揺らぎをスクイージングすることにより、標準量子限界を超えることができます。 また、ボーズ粒子の原子気体では極低温でいくつかの条件を満たすと相転移を起こしてボーズアインシュタイン凝縮体になります。 この凝縮体を光格子(光の定在波)に導入すると原子数の揺らぎをスクイージングすることが可能となります。 当研究室では、レーザー等の光技術を使って、光及び物質の量子力学的な性質を実験的にどのようにして制御すれば良いのかについて研究します。 また、その成果を生かして、量子情報処理や凝縮体における量子多体系といった新しい研究分野の開拓を目指します。