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メモ「小澤正直&長谷川祐司/量子力学の「不確定性原理」」

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asahi.com(朝日新聞社):物理の根幹、新たな数式 名大教授の予測を実証 - サイエンス

写真:小澤正直・名古屋大教授小澤正直長谷川祐司

 科学技術の根幹にある量子力学の「不確定性原理」を示す数式を書き換える、名古屋大の小澤正直教授の予測が、ウィーン工科大の長谷川祐司博士らの実験で確認された。15日付で科学誌ネイチャー・フィジックス電子版に報告する。絶対に破られない量子暗号などの技術開発に役立ちそうだ。

 不確定性原理は、「粒子の位置と運動の様子(運動量)を同時に正確に測れない」などとする量子力学の根本的な理論で、ノーベル賞学者のハイゼンベルクが1927年に提唱した。電子などの位置を超精密に測定しても、限界があることを示す不確定性原理の不等式は、物理学の教科書にも載せられてきた。

 小澤教授は1980年代からこの考え方に挑戦。2003年に、より精密な不等式を発表した。ところが、粒子レベルの極めて微細な現象で、これらの違いを実験で観測することが非常に難しかったため、いずれが正しいか、確認されていなかった。

 長谷川博士らは、原子炉からの中性子のスピンと呼ばれる性質を超精密に観測する手法を開発。その観測から、従来の式が成り立たない例が示され、「小澤の不等式」が肯定される結果を得た。

不確定性原理に欠陥…量子物理学の原理崩す成果 (読売新聞) - Yahoo!ニュース

 電子など小さな粒子の位置や速度を同時に正しく測定することは不可能とする「ハイゼンベルクの不確定性原理」が、常には成り立たないとする実験結果を、ウィーン工科大と名古屋大の研究チームがまとめた。

 80年以上前に提唱された量子物理学の基本原理を崩す成果で、ナノ科学での新たな測定技術開発の手がかりになるという。15日付の科学誌ネイチャー・フィジックス電子版に掲載される。

 物が見えるのは、物に当たった光が反射して、私たちの目に届くからだ。時間をおいて2度見れば、物の動き(速度)がわかる。ただ、光は波長が短いほどエネルギーが大きいので、小さな粒子を見る場合に問題が生じる。短い波長の光を使うほど、粒子の位置は詳しく測れるが、反射した時に粒子をはね飛ばすので、元の速度は測れなくなる。

 このため、位置と速度は、一方を正確に測ろうとすると、もう片方の誤差が増える。これが不確定性原理で、ドイツの物理学者ハイゼンベルクが1927年に提唱。32年にノーベル物理学賞を受賞している。

 同工科大の長谷川祐司准教授らは、原子核を構成する中性子について、「スピン」という量を測定した。2種類のスピンを測ると、位置と速度の測定に相当する。その結果、二つのスピンを極めて正確に測定でき、不確定性原理を表す数式で示される誤差を下回った。

 同原理の不成立を別の数式を使って主張してきた共同研究者の小澤正直・名古屋大教授は「小さい粒子でも、位置も速度も正確に測れることが実験でも実証できた。新しい測定技術や解読不可能な量子暗号の開発などへの道が開けるのではないか」と話している。

 

 

物理の基本原則ほころび 「不確定性原理」修正か  :日本経済新聞

 

 現代物理学の基本原理と約80年前から認められてきた「不確定性原理」が当てはまらない場合があることを、名古屋大学などの共同研究グループが実験で確かめた。日常生活を支える半導体やレーザーが開発できたのもこの原理を根幹とする理論が基になっている。実験結果は従来の前提を大きく変え、これまでにない画期的な測定・制御技術に道を開く可能性がある。

 小澤正直名大教授、長谷川祐司ウィーン工科大准教授らによる成果。15日付の英科学誌ネイチャーフィジックス(電子版)に論文が掲載される。

 不確定性原理は、ミクロの世界は一定以上の精度で測れないとしてきた。電子など粒子の位置を知るには光を当てる必要があるが、光の影響で電子の運動量(速度)の測定誤差が大きくなる。正確な位置と運動量を同時に知ることは不可能との立場だ。

 研究グループは人工的に発生させた中性子の持つ磁石の性質を2台の装置で観測する実験で、中性子の状態を精度良く測れる方法があることを突き止めた。不確定性原理とは矛盾するが、小澤教授の理論では説明がついた。

 電子などの位置や運動量の誤差が正確に分かれば、ミクロの世界を扱う技術への波及効果も大きい。

 情報を緻密に制御することで、スーパーコンピューターの能力をはるかに上回る量子コンピューターの実現などに役立つ見通し。盗み見られた痕跡を僅かなデータ変化から読み取り、絶対に盗聴ができない量子暗号通信の高度化にもつながる。

 


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