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【大事件】60年前に予想されていた幻の「核電気共鳴」が遂に発見される！量子コンピュータ開発にブレークスルーか！

2020.03.17 16:00 編集部

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【大事件】60年前に予想されていた幻の「核電気共鳴」が遂に発見される！量子コンピュータ開発にブレークスルーか！の画像1 — 画像は「getty images」より

　今から58年前、ノーベル物理学賞を受賞した米物理学者ニコラス・ブルームバーゲンが予想した“核電気共鳴”（nuclear electric resonance）が遂に発見された。

　科学ニュース「Science Alert」（３月14日付）によると、オーストラリア・ニューサウスウェールズ大学の研究者らが、“装置の欠陥”のおかげで、これまで誰も発見することができず、机上の空論だと半ば諦められていたブルームバーゲンの予想をズバリ証明する偶然の大発見をしてしまったという。

実は研究チームは核電気共鳴を証明しようと実験していたわけではなかったそうだ。実際には核“磁場”共鳴の実験を行っていたが、実験に使用したアンテナが壊れていたため、期せずして核“電気”共鳴が起こってしまったという。

　核電気共鳴のメカニズムは極めて技術的なため詳細は省くが、簡単に言えば、磁場ではなく電場を用いて個々の原子のスピンを制御する方法である。電場を用いることで原子核の操作がより簡潔により小規模で行えるようになるため、あらゆる領域で大きなインパクトを持つ発見だという。

「今回の発見により、振動する電磁場ではなく、たった１つの原子スピンを使って量子コンピュータを製作する道が拓かれました」（ニューサウスウェールズ大学の量子物理学者アンドレア・モレロ氏）

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　たとえば、電磁場（核磁気共鳴）を使ったものとしてはfMRIがあるが、その問題は強力な電流、巨大なコイル、広いスペースを必要とすることだという。また、その精度についても問題があるそうだ。量子コンピュータなど個々の原子核をコントロールしなければいけない装置には、以下の理由から核磁気共鳴は向かないという。

「核磁気共鳴は、言ってみれば、ビリヤード台を揺らして、その上に乗った複数の球から１つだけを動かそうとするようなものです。これでは、狙いの球だけでなく他の球も動いてしまいます」（同）

それに対して、核電気共鳴はキューを使って狙いの球だけを打つことに等しく、原子核のコントロールを新しいレベルで行えるようになるとのことだ。比喩ではあるが、核磁気共鳴と核電気共鳴には大きな違いがあることが分かるだろう。実用面では量子コンピュータの開発に貢献する可能性があるという。

　ノーベル化学賞受賞者の田中耕一は、２つの物質を間違って混ぜてしまったことで、大発見に至ったが、今回の“失敗”もノーベル賞級の大発見になるかもしれない。今後の研究にますます期待したい。

参考：「Science Alert」、ほか