中国科学技術大学の研究チームは、量子重ね合わせ状態の維持時間を従来の20秒から1400秒へと大幅に更新したと発表しました。この成果は、高精度計測や量子計算の新たな可能性を開くだけでなく、現代物理学の理論間の関係を探求する上でも重要な一歩となります。実験では、1万個以上の原子を絶対零度まで数千分の数度に冷却し、光ビームで固定しました。各原子は「量子猫」状態と呼ばれる、2つのスピン状態の重ね合わせに移行させられました。この「量子猫」という比喩は、エルヴィン・シュレーディンガーが提唱した思考実験に由来します。この実験では、箱の中の猫は観測されるまで「生きている」と「死んでいる」という両方の状態を同時にとるとされます。量子物理学において、これは観測によって特定の状態に収束するまで、システムが複数の状態を同時にとることを意味します。
通常、このような重ね合わせ状態は外部要因の影響で容易に破壊されますが、今回の実験では1400秒という驚異的な持続時間を達成しました。研究者たちは、安定した真空システムがこの持続時間をさらに長く維持することを可能にすると考えています。カナダ・カルガリー大学のバリー・サンダース氏は、この研究には直接関与していませんが、得られた結果は「量子猫」状態の安定性、すなわち外部からの摂動に対する耐性が低いことが重要であると指摘しています。特に、原子は磁場変化に対して非常に敏感であることが観察されており、これが将来的なセンサー応用への期待を高めています。このブレークスルーは、量子技術の開発とその応用分野の重要性を浮き彫りにしています。例えば、2024年には別の研究チームが、当時としては最大の物体である質量16マイクログラムの結晶で重ね合わせ状態を生成することに成功しており、これは巨視的システムにおける量子状態の研究が急速に進展していることを示唆しています。この新たな記録は、量子コンピューティングや高精度計測といった分野に革新をもたらす可能性を秘めており、物理学の根源的な理解を深めるための重要な一歩となるでしょう。この技術は、量子コンピューターの性能向上や、より精密な測定機器の開発に貢献することが期待されています。