ケンブリッジ、MA - 画期的な発見で、マサチューセッツ工科大学（MIT）の物理学者チームは、電子や光子などの基本的な粒子が本質的に量子機械的状態から古典的な挙動にどのように移行するかの背後に隠されたメカニズムを明らかにしました。この理解は、量子コンピューティングを進め、測定機器の精度を高め、量子物理学の謎を解明することに大きな影響を与えます。
量子力学の原則に支配されている量子の世界は、私たちの日常の経験に反する奇妙で直感に反した現象を示しています。これらの中には、粒子がその環境と相互作用すると量子特性が徐々に消えるデコヒェランスとして知られる謎めいた現象があります。何十年もの間、物理学者はデコヒェンスを促進する正確なメカニズムを理解することに取り組んできました。
サラ・ウィリアムズ教授とポスドク研究員のデイビッド・ベネット博士が率いるMIT研究チームは、超コールド原子と精密レーザーを使用して洗練された実験を実施し、量子行動と古典的な行動の間の複雑なダンスを解きほぐしました。科学者は、原子の環境を細心の注意を払って操作し、前例のない精度で量子一貫性を測定することにより、甲羅の根本的なメカニズムを発見しました。
彼らの発見は、粒子の背景電磁場との相互作用、つまりすべての空間を浸透させる電気エネルギーと磁気エネルギーのユビキタスな波から生じることを明らかにしています。荷電粒子の動きと量子真空の変動によって生成されるこれらのフィールドは、粒子の繊細な量子コヒーレンスを破壊する小さな「妨害」として機能します。
「私たちの実験は、重ね合わせと絡み合いによって支配された量子の世界が、古典世界との相互作用と移行の方法の最初の直接的な証拠を提供します」とサラ・ウィリアムズ教授は説明します。 「この発見は、量子効果を活用し、実用的な量子技術を実現するための道を開くという私たちの探求の新しい章を開きます。」
ダイカヒェンスを制御および操作する能力は、量子コンピューティングの実現に不可欠です。これは、計算能力の指数関数的なスピードアップを約束する潜在的な革命です。デコヒーレンスの効果を最小限に抑えることにより、量子コンピューターは、現在古典的なコンピューターでは扱いにくい複雑な計算を実行できます。この研究から得られた洞察は、より堅牢な量子システムへの道を提供し、量子アルゴリズムのパフォーマンスの向上を提供します。
デイビッド・ベネット博士は、「このブレークスルーは、特に精密原子時計と重力波検出器における測定器の感度の改善も約束しています。剥離の基本的な理解により、環境ノイズに影響を受けやすく、より正確な測定値をもたらす実験を設計することができます。」
名誉あるジャーナルNature Physicsに掲載された研究チームの調査結果は、量子行動と古典的な行動の基本的な相互作用の理解に大きな飛躍を表しています。物理学者が脱骨の謎を掘り下げ続けるにつれて、量子と古典の領域の境界はぼやけて科学技術の新しいフロンティアを導いている可能性があります。
