【ナゾロジー】量子トリックにより「観測しないこと」で物体を冷却することに成功 [すらいむ★]

量子トリックにより「観測しないこと」で物体を冷却することに成功

　教室で机を叩くと必ず音がするけれど、もし“音がしなかった瞬間”だけを選んで並べたら、まるで机が自分から静かになったように感じるかもしれません。

　今回の研究は、まさにその量子版です。
　物体から時々飛び出す光子を見張り、光が一つも現れない刹那を検出すると、その瞬間に球の振動エネルギーそのものが本当に下がることが分かりました。

（以下略、続きはソースでご確認ください）

ナゾロジー　2025.06.04 18:00:06
https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/178933

魔法のような「光の結び目」を安定化する方法を発見
2025.04.30 22:00:35 WEDNESDAY
https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/176631
>>アメリカのデューク大学（Duke University）で行われた研究【研究の支援が海軍研究局と陸軍研究局から行われている】
>>従来、この種の結び目光ビームを作るには複数のレーザーを同期させて重ねる必要がありました。
>>しかし今回の研究では、新たに開発した特殊な「ホログラフィック・ストリップ」（回折光学素子の一種）を使い、1本のレーザー光から5本のビームを生み出して結び目を形成することに成功しました。
>>この方法により、一つの連続した光の紐が空間内で三つの輪を描いて絡み合うトレフォイル（三つ葉）結び目状の光構造が実現されました。
>>オーブントースターほどの小さな箱の底にホットプレート（熱板）を置いて空気を温め、複数のファンで空気をかき混ぜることで、箱の中に小規模な乱流（不規則な空気の流れ）を発生させました。
>>また、限られた空間で光が長い距離を進む状況を作るため、光を何枚もの鏡で反射させ、狭い箱の中でも数百メートル先まで光が進んだのと同じ条件を再現しました。
>>光の結び目のパターンに追加のねじれや輪を加え、いわば構造を補強するような設計にしたのです。
>>こうして複雑さを増した結び目を同じように乱流下で試すと、単純な結び目に比べて形状を崩れにくく保てることが確認されました。
>>輪の数が多い結び目は揺さぶられても簡単には解けず、過酷な条件でも光の絡み目が残ったのです。

https://karapaia.com/archives/513949.html
>>　天文学で用いられる「強度干渉法」という光の観測技術を応用し、離れた場所にあるごく小さな文字や形を読み取れる精度を実現したこの技術は、今後の監視・観測分野に大きな影響を与える可能性がある。
>>　この装置の開発に用いられたのは、「強度干渉法」と呼ばれる技術だ。これは、天文学の分野で1950年代に初めて使われた観測手法で、複数の光検出器で受信した光の強さの変化を利用して、遠くの物体の形状を推定するものだ。
>>　従来は恒星などの放射を対象としていたが、今回の研究では人工的に生成したレーザー光を使うことで、より精密な観測を可能にした。
>>赤外線レーザーを8本に分割し対象物に向けて照射し2台の望遠鏡で観測し、反射光の微細な干渉を解析することで、対象の輪郭や細部を再構成することに成功した。
>>　その結果、文字の高さが約3mmほどの活字の形を、1.36km離れた場所から正確に判別することができた。
>>最新の実験では1.36km以上先の小さな文字を読むことに成功している
>>　レーザーを1本だけ使った場合では、ここまでの解像度は得られなかったと研究チームは述べている。
>>　8本のビームを組み合わせることで、干渉パターンの変化をより明確に捉えることができ、また大気による光の乱れにも強いという特徴がある。
>>　これにより、夜間や遠距離からでも、人工的な光で照らされた非発光体の細部を読み取ることが可能になる。これは従来の望遠鏡や画像センサーでは難しかった分野だ。
>>発光しない物体でもきちんと観測できるところが新しいそうだ。

感情ダダ洩れ。新たなAIシステムが人間の感情を電波で検出（英研究）
2021-02-06
https://karapaia.com/archives/52299030.html
>>WiFiなどの無害な電波を照射するという実験を行っている。

1キロ先から「幅3ミリの文字」が読めるレーザーを開発！
2025.05.26 20:00:48 MONDAY
https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/178219
>>中国科学技術大学（USTC）の研究チームが開発したのは、なんと1.36キロメートルも離れた場所にある幅たった3ミリの文字を読み取ることができるレーザー装置。
>>カメラの代わりに「赤外線レーザー」と「2台の望遠鏡」を使用

高齢化社会を支える“見守りシステム”の開発に成功-カギを握った半導体ソリューションとは
2024/03/01 08:00
https://news.mynavi.jp/techplus/kikaku/20240301-2889415/
前略
>>介護施設や住居の居室に設置して、対象者の血圧や心拍数、睡眠の質などを非接触で24時間計測します。計測した情報はクラウドで管理し、センサーにはインフィニオンの60GHzレーダーICを採用しています。
中略
>>レーダーは電波を出し、対象物から跳ね返ってきた反射を受けて、その差分でいろいろな情報を取ります。周波数はマイクロ波が30GHz以下で、ミリ波は30GHz以上になりますが、インフィニオンではマイクロ波で24GHzレーダー、ミリ波で60GHzレーダーの製品をラインアップしています。
>>当社の製品は、電波を送受信するアンテナまで内蔵しているため、IC１つで電波の差分を出力することができ、この差分信号からさらに信号処理をして必要な情報を抽出しますが、この部分でフィンガルリンクは独自のアルゴリズムを開発していて、呼吸、心拍数、睡眠の度合い、最新の筐体ではさらに水の反射量から排泄の状態まで把握できるようになっています。ただ体温は測れないため、フィンガルリンクのシステムは温度センサーを組み合わせています。
>>また、60GHzミリ波レーダーは周波数を広く振ることができるため、検出精度が高いことが特徴です。金属や水以外は透過するため、例えば布団に覆われている人の肌の動きもセンシングできます。さらにカメラとの比較では、カメラは画像を撮るため24時間計測するとなるとプライバシーが問題になり、扱うデータも大きくなってしまいます。一方、ミリ波レーダーは対象者の日常生活を変えることなく、服を透過して体表面の動きから生体情報を取ることができ、データ量も少なくすむため、非接触のセンシング技術として今、非常に注目

壁越しで“部屋の中の声”を盗聴する攻撃 屋内のモノから声 ...
2023年12月15日 08時00分
https://www.itmedia.co.jp/news/articles/2312/15/news062.html
>>米ラトガース大学に所属する研究者ら

量子世界では鏡の中心で本物と鏡像が溶け合う観測不能ゾーンが発生する
2025.05.26 MON
https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/178271
>>イギリスのスウォンジー大学（SU）で行われた理論研究
>>さらに興味深いことに、観測装置が粒子の細かな動きを捕捉できなくなると、それまで粒子を乱していた光のバックアクションがほとんど消えてしまうこともわかりました。
>>通常、ノイズがあるから観測が上手くいかないのですが、実像と鏡像の区別ができなくさせる観測の不可能性が出てくるとなぜかノイズも一緒に消えてしまうという、一見すると因果に逆らう結果が得られたのです。
>>新たに発表された論文では、球面鏡による光学的な構造化環境が粒子の光散乱と情報の流れに与える影響を詳細に解析し、その結果として量子ノイズの劇的な低減が可能になる条件を突き止めたと報告しています。
>>調査にあたってはまず、半球状の球面鏡の内部中心にナノ粒子を置き、外部から鏡の中心へ向けてレーザー光を照射する過程を想定しました。
>>レーザー光は鏡面で反射して往復することで定在波を形成し、その強度が鏡の中心でちょうど最大となるように調整されています。
>>この強い光の「お椀」の中に粒子を閉じ込めることで、粒子はあたかも鏡の中心に宙に浮いたように安定化します（光学トラップされます）。
>>重要なのは、鏡が半球状すなわち空間全体の半分を覆うほど十分に粒子を囲んでいることです。
>>第一に、上述のように鏡は粒子を半球状に覆う十分な大きさ（空間全体の二分の一の立体角をカバー）を持ち、かつ理想的な高い反射率を有する必要があります。
>>鏡の反射率が不十分だと、一部の光が鏡を透過・吸収して逃げてしまい、効果が減少するためです。
>>第二に、粒子が配置される位置はレーザー定在波の強度が極大となる“波の腹”に合わせる必要があります。
>>著者らは鏡のサイズやレーザーの焦点位置を適切に選べばこの条件を満たせることも示しています。
>>興味深いことに、これらの条件が整った系では散乱光の強度が最大になるにも関わらず、肝心の位置情報だけが完全に欠落します。
>>レーザー光の強度（測定の「明るさ」）を下げたりすることなく、環境側の工夫だけでこの量子限界に到達できた点は特筆に値するといえます。
>>さらに博士は「量子オブジェクト（粒子）の周囲環境を工夫することで、その物体に関する利用可能な情報を制御でき、したがってそれが受ける量子ノイズも制御できることを示しました。この発見によって、新たな量子実験の可能性が開け、より高感度な測定にもつながるでしょう」と述べ、環境エンジニアリングによる量子計測の新展開に期待を寄せています。
>>例えばこの手法により、原子よりはるかに大きな物体でも量子状態（重ね合わせ状態など）を生成・維持できると考えられています。

１つの光子が同時に2カ所で観測される：多世界解釈の必然性に疑問符
2025.05.27 17:00:11 TUESDAY
https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/178345
>>日本の広島大学（HU）で行われた研究によって、たった１個の光子が“同時に二つの経路に存在した痕跡を観測技術を駆使して可視化することに成功しました。
複数の量子もつれ属性を同時に持つ「超量子もつれ」状態を作成
2025.05.27 TUE
https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/178366

重力が粒であることを証明できるかもしれないMITの画期的な実験
2025.06.03 18:00:35 TUESDAY
https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/178835
>>アメリカのMIT（マサチューセッツ工科大学）の研究チームがレーザーを使って約1センチ大の「ねじれ振り子（トーションオシレーター）」を室温からわずか0.01ケルビン上（10ミリケルビン）の極低温まで冷却することに成功しました。
>>電磁気力、弱い力、強い力の3つはすべて量子論でうまく説明されていますが、重力については完全で一貫した量子論（いわゆる「量子重力理論」）が存在せず、重力子（グラビトン）という仮説上の粒子も未発見のままです。

>>「重力物理学の伝統的手法と、原子・光物理学のレーザー冷却技術という2つの分野を組み合わせることで、古典と量子の橋渡しをしようとしています」と研究者たちは説明します。
>>しかしセンチメートル級のねじれ振り子にレーザー冷却技術を適用するのは今回が初めてであり、この新しい「ハイブリッド」実験装置こそが重力を量子論で記述すべきかどうかを検証する全く新しい実験系になると期待されます。
>>研究者たちは「レーザー光そのものが空気の揺らぎや振動、光学系のわずかな乱れによって微妙にブレてしまうことがあります。これがあたかも鏡（振り子）が動いたかのような誤信号として現れてしまい、真の物理信号の測定を妨げるのです」と説明しています。
>>つまり装置の感度を上げるほど、レーザーの揺らぎによる偽の振動信号（ノイズ）が無視できなくなる問題に直面したのです。
>>研究チームはこの課題を解決するために「ミラー付きオプティカルレバー方式」を導入しました。
>>同一レーザーをビームスプリッターで二分し、一方のビームを振り子の鏡に当てて振動を計測しつつ、もう一方をコーナーキューブ反射器で逆向きに戻してレーザー固有の揺らぎだけをキャンセルする仕組みです。
>>2本のビームを検出器上で重ね合わせると、振り子の本当の信号だけが残り、不要な揺らぎ成分は打ち消し合って消えます。
>>この巧妙な手法により角度ノイズのパワースペクトルが約60 dB（振幅でおよそ1/30）低減され、振り子の運動を極めて高い精度で捉えることが可能になりました。
>>圧倒的な低ノイズ化により、研究チームは振り子の微小運動を量子論が規定する「ゼロ点ゆらぎ」よりも約10倍も小さいノイズで検出できるようになりました。
>>この高感度を活かし、研究チームはレーザーの光圧によるフィードバック制御で振り子から熱エネルギーを奪い、室温（約300 K）から10ミリケルビン（0.01 K）という極低温まで冷却することに成功しました。
>>10ミリケルビンとは絶対零度のわずか0.01度上の温度で、人類が達成した中でも指折りの低温です。
現>>在の段階で、振り子の運動は量子ゆらぎに迫るほど小さく制御できましたが、それでもなお完全に「量子の最低エネルギー状態（量子基底状態）」に達したわけではありません。
>>言い換えれば、振り子の持つエネルギーを絶対零度に対応する最小限まで取り去りきった状態（ゼロ点振動だけの状態）には、もう一歩及んでいないのです。
>>研究チームは今後、この真の量子基底状態を実現することを目標に掲げています。
>>そのためには光学的な相互作用をさらに強める工夫が必要で、例えば光学キャビティ（光の共振器）によって振り子の微小な角度変化を増幅したり、レーザーの力で直接振り子を宙に浮かせるような新たな手法（光学トラップ）を検討したりしているとのことです。
>>これらの改良により、振り子の冷却はついに量子基底状態に到達し、単一光子スケールの力を直接観測するような実験も視野に入ります。