科学者らが新しい量子もつれメカニズムを発見
カリフォルニア大学バークレー校の研究者らが、室温で持続する量子もつれの新しいメカニズムを発見した。この画期的な成果は、2025年9月30日に発表された研究で詳述されており、実用的な量子技術への道を開く可能性がある。この発見は、もつれの安定性に関する従来の仮定に挑戦する。
量子もつれは、量子力学の基盤であり、粒子が相互接続され、一方の状態が距離に関係なく他方の状態に即座に影響を与える現象だが、長らく絶対零度に近い極端な条件に限定されてきた。しかし、UCバークレーの物理学者エレナ・バスケス博士率いるチームが驚くべき例外を報告している。
この研究は、Nature Physics誌に掲載され、特殊に設計されたグラフェンベースの材料を使った実験を記述している。「私たちは、以前必要とされた極低温装置よりもはるかに暖かい25℃で、もつれの信号が一貫性を保っているのを観察しました」とバスケス氏はインタビューで語った。研究者らは、レーザー誘起励起法を使用して材料内の電子をペアリングし、最大100ナノメートルの距離で相関を測定した。
主な発見には、もつれが従来の室温試みでのナノ秒に対して最大10マイクロ秒持続したこと；以前に記録されていないフォノン-電子のハイブリッド相互作用が関与するメカニズム；および材料がベル不等式テストで確認されたもつれ検証で85%の忠実度を示したことが含まれる。
背景の文脈から、量子技術（安全な通信や先進コンピューティングなど）は、もつれの脆弱性によって制限されてきたことがわかる。従来の超伝導体やダイヤモンドの窒素空孔センターは4ケルビン未満への冷却を必要とし、スケーラビリティが課題となっている。この新しいアプローチは豊富な炭素ベース構造を使用し、コストと複雑さを低減する可能性がある。
量子センシングや情報処理などの分野への影響は大きい。共同著者のラジ・パテル博士は、「これにより、かさばる冷却システムなしで医療画像診断や環境監視のためのもつれベースのセンサーが可能になるかもしれない」と指摘した。しかし、チームは有望ながら、スケーラブルな量子ネットワークを実現するためにはさらなる改良が必要だと警告している。
この研究は国立科学財団の資金援助を受け、2年間にわたり実施され、2024年初頭に初期観察が行われた。ソースに矛盾はなく、査読済み文献で報告された2D材料の最近の進歩と一致している。
この発見は、量子効果を日常アプリケーションに取り入れるための継続的な努力に加わり、理論的ポテンシャルと実用的課題のバランスの取れた視点を提供する。