【野村泰紀vsノーベル物理学賞2025】量子力学誕生100周年!物理学者が6歳でもわかるよう徹底解説!【ReHacQ】
この動画から学べること
2025年のノーベル物理学賞受賞研究(電気回路における巨視的な量子力学的トンネル効果とエネルギー量子化の発見)の概要と意義を深く理解することができます。
1. 量子力学の基本概念:
量子力学とは、自然界がどのようなルールで動いているかを解き明かす理論であり、特に「飛び飛び」(エネルギー量子化)と「重ね合わせ」(パラレルワールド)という、僕らの感覚にはない「変な効果」を持つことが分かります。
エネルギー量子化とは、原子のエネルギーが連続的ではなく、飛び飛びの値しか取れない現象を指します。
トンネル効果とは、エネルギーが足りないにもかかわらず、粒子(電子など)が確率的に壁をすり抜けてしまう量子力学特有の現象です。
2. ノーベル受賞研究の重要性:
量子力学的な効果は、通常、原子などの微視的な世界でしか観測できませんが、今回の研究では超電動を用いることで、多くの粒子が集まった巨視的なシステムにおいても、この「飛び飛び」や「すり抜け」の現象を初めて実証しました。
この巨視的な量子効果の実現には、超電動状態(低温で電気抵抗がゼロになり電流が永遠に流れ続ける状態)が利用されており、この状態では多くの電子が全て同じ状態になり、まるで1個の大きな粒子のように振る舞うことが解説されています。
この実験で開発されたデバイスはSQUID(Superconducting Quantum Interference Device)と呼ばれ、現在、最先端の量子コンピューターなどに幅広く使われています。
3. 未来への応用:
巨視的な量子効果、特に重ね合わせの原理を利用した量子コンピューターが、従来のコンピューターでは何万年もかかる計算を数秒で処理できる、桁違いの性能を持つことがわかります。
量子コンピューターは、新薬開発(分子レベルの計算)や、電力消費が問題となっているAIの進歩など、様々な分野で飛躍的な変化をもたらす可能性を秘めていることが説明されています。