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弱値などを利用した、量子基礎現象における量子系の挙動の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H03466
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分80040:量子ビーム科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

長谷川 祐司  北海道大学, 工学研究院, 教授 (60282498)

研究分担者 筒井 泉  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 特別准教授 (10262106)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2018年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワード量子物理学 / 量子光学 / 中性子光学 / 物質波光学 / 弱値 / 中性子干渉計 / 磁気光学トラップ / 量子ダイナミックス / 量子基礎論
研究成果の概要

本研究課題において、3つの中性子干渉計実験を行った。それらは、1)遅延選択オプション付きの量子チェシャ猫現象を確認する実験、2)3光路干渉計を用いた量子チェシャ猫の3つの自由度の分離実験、3)2つのスピン回転機に異なる周波数を適用して、マッハ・ツェンダータイプの干渉計における2光路の同時弱測定の実験である。さらに、量子測定における「隠れた誤差」の存在を示しさらに定量化を実現した実験を、中性子スピン偏極測定装置を用いて、行った。これらはすべてウィーン工科大学との共同研究の一環として行った。またこれらと並行して、北海道大学においては、原子波干渉実験を行うための環境整備を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子力学の提示する事象には、日常の世界観から理解しようとすると、不可解な事柄が多数含まれている。本研究課題では、中性子干渉計と中性子偏極測定装置を用いて、未踏の基礎量子物理学現象にアプローチし、数々の新たな知見を得ることに成功した。その中には、『不思議の国のアリス』に出てくる笑いのみを残して消える「チェシャ猫」にちなんで名づけられた、量子チェシャ猫現象と呼ばれるものに関連する研究が含まれている。さらに、量子測定において、今まで認知されていなかった、測定誤差に関する研究においても成果が報告されている。これらの研究はウィーン工科大学との国際共同研究によって遂行された。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] TU-Wien(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] TU-Wien(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental test of entropic noise-disturbance uncertainty relations for three-outcome qubit measurements2021

    • 著者名/発表者名
      Sponar Stephan、Danner Armin、Pecile Vito、Einsidler Nico、Demirel B?lent、Hasegawa Yuji
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 号: 2 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.023175

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutron optical test of completeness of quantum root-mean-square errors2021

    • 著者名/発表者名
      Sponar Stephan、Danner Armin、Ozawa Masanao、Hasegawa Yuji
    • 雑誌名

      npj Quantum Information

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1038/s41534-021-00437-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tests of fundamental quantum mechanics and dark interactions with low-energy neutrons2021

    • 著者名/発表者名
      Sponar Stephan、Sedmik Ren? I. P.、Pitschmann Mario、Abele Hartmut、Hasegawa Yuji
    • 雑誌名

      Nature Reviews Physics

      巻: 3 号: 5 ページ: 309-327

    • DOI

      10.1038/s42254-021-00298-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental test of tight state-independent preparation uncertainty relations for qubits2020

    • 著者名/発表者名
      Stephan Sponar, Armin Danner, Kazuma Obigane, Simon Hack, and Yuji Hasegawa
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 102 号: 4

    • DOI

      10.1103/physreva.102.042204

    • NAID

      120006896740

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Three Path Quantum Cheshire Cat Observed in Neutron Interferometry2021

    • 著者名/発表者名
      Danner Armin、Sponar Stephan、Hasegawa Yuji
    • 学会等名
      Joint annual meeting of Swiss and Austrian Physical Societyies
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Publications

    • URL

      http://www.neutroninterferometry.com/home/publications

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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