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量子回路で最弱ラジオ信号(単一光子)を検出、NMR・電波天文学へ応用期待

デルフト工科大学の物理学者たちが、量子力学的に許容される最弱のラジオ信号、すなわち単一光子レベルの検出を可能にする量子回路を開発しました。メガヘルツ帯での熱揺らぎを克服し、量子電磁力学アーキテクチャでラジオ周波数共振子を量子レベルで読み出し・操作します。

量子ステップの検出

古典物理ではエネルギーは連続的に増やせますが、量子力学では「量子ステップ」単位でしか変化しません。この微小ステップをラジオ波で検出できるデバイスはこれまで存在しませんでした。新回路はこれを実現し、回路QEDをメガヘルツ帯の他物理系(巨視的機械振動子、スピン系等)とインターフェース可能にします。

量子重力への挑戦

チームは量子センシング応用を超え、量子ラジオで巨視的物体の量子振動を観測・操作し、量子重力と量子力学の融合を探ります。成功すれば時空そのものの量子重ね合わせ状態創生につながり、一般相対性理論と量子力学の統合的理解が進む可能性があります。

参考文献: ScienceMag | doi:10.1126/science.aaw3101 | Delft University of Technology

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