「量子力学なんて、自分の生活には関係ない」――そう思うかもしれない。 でもじつは、キミのスマホの中でも、病院でも、毎日つかうGPSでも、量子のルールが大活躍しているんだ。
「ふしぎな量子のルールは、ただの“へんてこ”じゃない。 使いこなせば、これまで不可能だった技術が生まれる。 現代のテクノロジーの多くは、量子力学なしには存在しないのじゃ!」
「これも量子だったの!?」というものを集めてみたよ。
心臓部の半導体・トランジスタは、電子の量子的なふるまい(バンド理論)を利用したもの。 量子力学なしには、今のコンピュータは生まれなかった。
電子が決まったエネルギー準位を行き来するときに出る光を利用。 Blu-ray、光通信、レジのバーコード、照明…身のまわりにあふれている。
体の中の原子核がもつスピンを利用して、切らずに体内を画像化。 量子のふしぎが、命を救う検査につながっている。
原子のエネルギー準位を使った超正確な時計。 スマホの地図やカーナビの位置精度は、この量子の時計に支えられている。
光が電子をはじき出す光電効果(量子の発見のひとつ)を応用。 発電や、極めて高感度な量子センサーに使われている。
分子の結合や反応は、もともと量子力学で決まっている。 薬の設計や新材料の開発は、量子の計算が土台になっている。
これまでは「量子の性質を利用」してきたけど、いまは量子の重ね合わせやもつれを“直接あやつる”技術が育っている。
重ね合わせでたくさんの計算を一度に試し、もつれで連動させる新しいコンピュータ。 新薬・新素材の探索や、むずかしい最適化を一気に解ける可能性がある。
「観測すると状態が壊れる」性質を逆手に取り、盗聴されると必ずバレる通信を実現。 理論上やぶれない、究極の安全通信をめざす。
もつれを使って、これまで測れなかった微小な変化を検出したり、 遠くの量子コンピュータ同士をつないだり――次世代インフラの研究が進む。
「つまり量子のルールを知ることは、これからの技術の地図を手に入れること。 “ふしぎ”が“役立つ”に変わる瞬間を、いっしょに見ていこう!」
量子力学は、ただのふしぎ話じゃない。スマホ・医療・通信・未来のコンピュータまで、 私たちの暮らしを支え、これからの世界をつくる“土台”なんだ。 だから――ふしぎなルールを知ることには、ちゃんと意味がある!
※それぞれの技術は、ここで紹介した以外にもさまざまな原理が組み合わさっています。 「量子のルールが土台で使われている」というイメージとして読んでください。