量子コンピュータのノイズ問題の解消に新展開

大阪大学は、光と電子の接触と反発を、私たちが普段目にするのとは逆の時間と空間(逆時空間)で容易に観測できる試料と方法を見出したと発表した。量子コンピュータなどの実用化のために不可避なノイズ問題に対する新たな解消法の確立につながるという。

大阪大学 大学院基礎工学研究科の馬場 基彰 招へい教員(科学技術振興機構 さきがけ研究者兼務)は、米国ライス大学の河野 淳一郎教授とウェイルー・ガオ氏らが成功。研究成果は、英国科学誌『Nature Photonics』に掲載された。

普段目にするのとは逆の時空間で物理現象を考え、観測することは、物理学の研究でよく行われる。太陽の光は、赤色や青色など様々な色の光を含んでいる。光という波の時間的な振動の周期が、光の色に対応するが、太陽をそのまま見ても何色(どの周期)の光を含んでいるのかは判別できない。

プリズムなどで色分けすることで、何色(どの周期)の光が多く含まれているのかが分かる。このように、振動する光を時間の代わりに周期(色)で特徴付けることが、逆時間で光を考えることに対応し、周期ごとに光を分けて強さを測定することが、逆時間で光を観測することに対応する。

光と電子(もしくは光同士)の逆時間上での接触と反発が、ここ数年注目を集めている。逆時間で接触することは、光と電子が独立に振動することに対応。逆時間で反発することは、それらが一体となって振動することに対応する。

しかし、光や電子は非常に早く振動するため、それらの一体化を実際に目にするのは難しく、物理学の研究では代わりに、プリズムなどで色分けして逆時間上での接触と反発を観測する。特に接触と反発が切り替わる特異点と呼ばれる状況で見られるユニークな光の挙動に興味が持たれているが、接触と反発の切り替わりを観測するためには、これまでは別の光を照射するなど工夫が必要とされていた。

今回、河野教授らの実験グループは「カーボンナノチューブ」と呼ばれる微小な炭素の筒の方向を揃えて綺麗に敷き詰めた1枚の膜を作製し、その両面に光を反射させる鏡を取り付けた。試料を回転させ、プリズムのようなもので光を色分けしながら、光がどれだけこの試料を透過するのか測定。その結果、逆時間と2次元の逆空間で光とカーボンナノチューブ中の電子が接触し反発する様子を、平易な実験装置で観測することに成功した。

光が実際には鏡の外に漏れ出るため、実験結果だけは本当に接触しているのか不明瞭だった。馬場招へい教員は、光の漏れを考慮した上で理論解析することで、光と電子が確かに接触していることを確認。その解析を基に、河野教授らのグループと馬場招へい教員は、実験結果から光と電子の接触と反発の様子を導き出したという。

光と電子の逆時空間での接触・反発の観測に成功

カテゴリー: 情報通信 , 製造   

大島 純一郎

大島 純一郎Author

証券系システムエンジニアやIT系資格対策問題集の編集、IT系Webメディアの編集記者などの経歴を生かして、企業向けIT関連の記事制作に携わる。専門は、IT、金融、医療分野。医療情報システムの企画/構築、運用に関する知識を有する専門者としての資格、医療情報技師、情報セキュリティアドミニストレータの保有者。

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