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5 光子のふしぎと光量子センシング ー 量子もつれを実体験
光子のふしぎと光量子センシング
京都大学 万博量子展示チーム
この世界には光があふれています。部屋をてらすライトの光、機械が映像をうつす光、窓からさしこむ太陽の光、夜空に見える月明り…。すべての光の最小単位は、「光子」です。あなたのまわりを量子スケールで見てみれば、いまも無数の光子たちが飛びまわっているでしょう。
光子のふるまいを研究したら、この世界について、これまで信じられてきた前提をゆるがすような驚くべき現象が見えてきました。この展示では、こうした現象が起きる本物の装置を体験できます。そして、光子のそのような性質を利用した新たな技術である「光量子センシング」について、知ることができます。展示をナビゲーションしてくれるのは、キャラクター「ミツコ」です。
ART
キャラクターデザイン《ミツコ》
井上仁行（パンタグラフ）
イラストレーション：Neki inc.
2025
立体造形と立体アニメーション専門のアーティストユニット「パンタグラフ」のメンバー、井上仁行によるキャラクターデザインで、朝永振一郎著「光子の裁判」に登場する「波乃光子」が「ミツコ」というキャラクターになりました。どこかミッド・センチュリーな趣のある姿をもつミツコが、もつれ光」「二光子量子干渉」「ベルの不等式の破れ」などで構成される展示を、生きいきとわかりやすく紹介してくれます。
実験 ― 双⼦の光⼦のふしぎな世界
光子の中には、同時に生まれた“ 双子” の光子があります。この２つには「量子もつれ」という特別な関係があります。そして、この双子の光子は、私たちが日ごろあたりまえに感じている感覚からすると、信じられないような現象を起こします。
展示前半には、３つの装置があります。１つめは、双子の光子を実際につくり出す装置。次に、２つの実験装置があります。この２つは、ふしぎな現象が本当に起きるかどうかをその場で実験し、確かめる装置です。それぞれの装置の見方は、近くにある映像でご覧いただけます。
体験できる３つの装置
-「量子もつれ光」を発生させる装置（下の写真の上段左）
-「二光子量子干渉」を実験する装置 （下の写真の上段右）
- 「ベルの不等式の破れ」を実証する装置（下の写真の下段）
未来 ― いこう！双子の光子が変える未来
双子の光子のふしぎな現象を、いま、「光量子センシング」という新しい技術として利用する試みがすすんでいます。これまでは測れなかった方法で、これまで見えなかったものが見えるようになることで、私たちの世界はどう広がるのか。
「量子もつれ」「二光子量子干渉」の現象を利用する、２つの新しい装置を紹介します。双子の光子は、私たちのくらしをどのように変えていくのでしょうか？
体験できる２つの装置
- 量子光干渉断層撮影装置（Q-OCT）
- 量子赤外分光装置
関連情報
◼︎京都大学 竹内研究室Webサイト（大阪・関西万博の展示紹介） ➡︎サイトへ
◼︎竹内繁樹 京都大学教育研究活動データベース ➡︎サイトへ
