光エネルギーの最小単位「光子」

ナノスケールの現象の説明を得意とする量子物理学という学問体系によると、光は波と粒子の性質を併せ持っています。それ以上分割できない光のエネルギーの最小単位が「光子」と呼ばれる粒子です。

同じ周波数（色）の光子はすべて同じエネルギーを持っていて、箱の中に光子を入れたり出したりすると、その個数分のエネルギーが増減します。

光子をすべて取り去っても、小さなエネルギーが残る

ところが奇妙なことに、光子をすべて取り去った後の箱の中のエネルギーはゼロにはならず、光子1/2個分のエネルギーが残ります。これは「真空ゆらぎのエネルギー」と呼ばれる非常に小さなエネルギーなのですが、実は蛍光塗料の発光などの身近な現象もこのエネルギーの存在により説明できます。

私は、光子が一つもない空間にも存在するこの「真空ゆらぎのエネルギー」を使って物質や光を操作することを目指して研究を行っています。

「真空ゆらぎ」の性質を使い、物質や光を操作

以前、この「真空ゆらぎ」を利用して、本来は不透明な物質を透明にすることができることを実証したのですが、それを発展させ、「真空ゆらぎ」の性質を自在に変化させることによって物質や光を操作することができないかと考え、現在はそれに向けた研究開発を行なっています。

「真空ゆらぎ」を活用すれば、光子や原子などの量子に対して最小限のエネルギーで雑音の少ない操作が行えるという利点があるため、近年実用化に向けて飛躍的な進歩を遂げている量子計算や量子通信などの量子技術にも応用できるのではないかと期待しています。