| 研究課題/領域番号 |
17K18778
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
早田 次郎 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00222076)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 量子情報 / 原始重力波 / インフレーション / 高次量子干渉 / サブポアッソン分布 |
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| 研究実績の概要 |
インフレーション理論は、宇宙の大規模構造や宇宙背景放射の温度揺らぎを説明することに成功した。ミクロな世界の量子揺らぎがマクロな宇宙の構造の直接の原因であるというインフレーション理論の主張は、それを検証することができればノーベル賞級の業績となるほどの重要性を持つ。しかし、競合する他の理論にも同様の結論を導くものがあるため、インフレーション理論を完全に確立するためには、インフレーション理論しか予言していない原始重力波を観測し、その量子性を証明することが必須である。2015年に重力波が初観測され、今や原始重力波の初観測は間近である。もしそうなれば、残された課題はその量子性を示すことだけとなる。幸い、近年の量子情報理論の発展は著しく、その成果を利用すれば、原始重力波の量子性の検証の可能性は高い。
本研究の目的は、量子情報理論における最近の成果を応用することで、インフレーションによって生成された原始重力波の量子性を証明する方法を開発することにある。
インフレーション中の原始重力波の量子性を検証するためには、何らかの測度が必要である。これまでは、エンタングルメントに着目した研究を行ってきたが、その研究の過程で、量子論的干渉性に着目するようになった。重力子の統計性は古典論では必ず、スーパーポアッソン分布になることに着目した。我々は、近年盛んに研究されているように、インフレーション中にゲージ場が存在するようなモデルでは、高周波数領域でサブポアッソンが観測され得ることを示した。これは、重力波の統計性を見ることで重力子の存在を検証できることを意味している。我々の成果は原始重力波の量子性の検証に新たな方向性を示した画期的なものであると思われる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初のベルの不等式では観測を何度も行わなければならず、宇宙論的な状況では、ベルの不等式に疑義が生じてきた。しかし、量子干渉効果という新たな観点に立てば、重力波強度の相関を見ることで、原始重力波の量子性が検証されることが明らかになった。これは、全く新しい方法の提案であり、当初目的を達成するためにより有効な方法論を発見するという想定外の進展が得られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、原始重力波の強度相関による量子干渉性観測の具体的な方法を提案することで研究を大きく進展させたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予想以上の成果が得られたため、計算量が膨大となった。本研究期間内に研究の成果をまとめるために、研究員を雇う必要性が生じた。そこで、今年度使用分を節約し、次年度に繰り越すことにした。繰越金は、できるだけ優秀な研究員を雇用するために使用する。
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