研究者らが室温で動作する重力波用量子センサーを開発
MITの科学者らが、室温で重力波を検知可能な量子センサーを開発し、天体物理学研究を潜在的に変革する可能性がある。この装置は、新しいNatureの研究で詳述されており、ダイヤモンドの欠陥を利用して微小な重力変化を測定する。この画期的な進歩により、ブラックホールの合併などの宇宙イベントのよりアクセスしやすい検知が可能になるかもしれない。
この革新的な量子センサーの開発は、重力波検知分野における重要な進歩を示す。伝統的に、このような検知には極低温環境が必要で、レーザー干渉計重力波観測所（LIGO）のように、ノイズを最小限に抑えるために絶対零度近くの温度で動作する。しかし、MIT研究者の新しいセンサーは、周囲の室温で効果的に機能し、その潜在的な応用を広げる。
主任研究者のジェーン・スミス博士（MIT物理学科）は、2025年10月2日にNatureに掲載された研究でこの技術を説明した：「これは、クライオジェニック冷却システムを必要とせずに、日常のラボ環境で時空検知を可能にすることで、革命を起こす可能性がある。」このセンサーは、合成ダイヤモンド内の窒素空孔センターを利用し、重力摂動に敏感に反応する原子スケールの欠陥である。3年間の開発で、国家科学財団（NSF）の資金提供を受け、チームは前例のない感度を達成するために装置を洗練した。
プロジェクトのタイムラインは2022年に始まり、初期プロトタイプがラボテストで微小な加速度を検知する可能性を示した。2024年までに、センサーは10^-15メートル毎秒二乗という小さな変化を測定する能力を示し、遠方の天文イベントによって引き起こされる時空の微妙な波紋に匹敵する。この精度は大型観測所に匹敵するが、コンパクトでポータブルな形態である。
背景の文脈は、重力波の重要性を明らかにする。2015年にLIGOにより初めて直接検知され、アインシュタインの一般相対性理論を確認した。これらの波は、中性子星の衝突やブラックホールの合併などの破壊的なイベントについての洞察を提供する。新センサーの室温動作は、この研究へのアクセスを民主化し、大規模なインフラなしに小規模機関や宇宙ミッションでこの技術を組み込むことを可能にするかもしれない。
研究は制御された実験からの有望な結果を強調するが、研究者らは実世界での展開にはさらなる検証が必要だと警告する。含意は天体物理学を超え、微小な力へのセンサーの感度は、ナビゲーションや基礎物理学テストなどの分野に影響を与える可能性がある。報告に主要な矛盾はなく、見解は単一の査読済み研究ソースに基づく。