研究チームはこの状況を定量的にも確認しました。
エネルギーの計算方法を工夫し、粒子が特定の空間領域に存在すると仮定した場合の期待エネルギーを求めると、その値は確かにゼロではなく有限の大きさになります。
一方、量子状態を構成している個々の低エネルギー成分を足し合わせると、全体のエネルギーはほとんどゼロに打ち消しあってしまうことも計算で示されました。
つまり全体のエネルギーは僅かになり、理論上ほとんどゼロに近づいていくのに、空間の一部に限ればエネルギーが取り出せるという、一種のトリックが働いているわけです。
この現象を別の角度から見ると、エネルギーの高い領域では時間的な振る舞いにも特徴が現れていました。
量子の世界ではエネルギーが高いほど波動関数の時間変化（振動）が速くなりますが、まさにその領域の波動関数は非常に高い周波数で時間振動（超高速のゆらぎ）していたのです。
研究チームは、この「スーパーエネルギー」状態では時間方向においても時間についても同じ現象が起きるが、とても短い時間に限られており、エネルギー値と振動速度の関係がプランク定数を通じて一致することを確認しました。
これは理論の一貫性を示す興味深い結果で、エネルギーの超挙動を持つ状態は時間的にも異常な振る舞いを示すという、新たな知見と言えます。
理論は完成したが実験が課題
今回の成果は、量子力学におけるエネルギーの概念について新たな視点を提供するものです。
低エネルギー状態ばかりを集めても、その重ね合わせ次第で高エネルギーが現れ得るという事実は、量子の重ね合わせ原理の奥深さを物語っています。
しかし重要なのは、この現象が決してエネルギー保存則に反する「魔法」ではないという点です。
エネルギーは全体として見れば帳尻が合っており、特定の場所に一時的に集中して現れるだけで、どこか別の場所ではその分エネルギーが相殺されています。
