複数の量子もつれ属性を同時に持つ「超量子もつれ」状態を作成

アメリカのカリフォルニア工科大学（Caltech）で行われた研究によって、1対の原子の間に2つの異なる種類の属性の「量子もつれ」を二重に繋げることに成功しました。

まるで双子の兄弟が、苗字に加えてファーストネームまで同じになってしまったかのように、2つの原子が複数の性質でペアを組んだのです。

この多重の量子もつれ「ハイパーエンタングルメント（超量子もつれ）」と呼ばれるこの現象を、物質系の原子としては初めて実証することに成功したのは初めてとなります。

研究者たちはいったい原子のどんな性質をもつれさせたのでしょうか？

研究内容の詳細は2025年5月22日に『Science』にて発表されました。

なぜ超量子もつれが次のゲームチェンジャーか

まず量子もつれとは何でしょうか？

量子もつれ（エンタングルメント）とは、離れた粒子同士があたかも見えない糸でつながっているかのように状態が連動する現象です。

たとえば一方の粒子の状態を測ると、もう一方の粒子の状態も瞬時に決まります。

その様子はまるで遠く離れた双子が同じタイミングで同じ行動をとるような不思議さで、アインシュタインが「遠隔幽霊作用」と呼んだほどです。

従来の量子もつれでは一種類の性質（自由度）についてのみ相関が生じます。

典型例はスピン（粒子の持つ微小な磁石の向き）のもつれで、一方が上向きなら他方は下向き、といった具合です。

ところがハイパーもつれ（超もつれ）では、複数の性質にまたがって同時にもつれが生じます。

これは言わば二重の絆です。

一組の粒子ペアが「二人とも名前が同じうえに車のタイプまで同じ」ような、二つの特徴がリンクした双子状態になるのです。