今後は原子を2つ並べたり、スピン（電子の磁石のような性質）の状態を重ね合わせるなどして、より複雑な条件下で量子の波の性質（コヒーレンス）がどのように失われていくかをさらに詳しく研究する予定です。

こうした研究を通じて、量子の世界のルールがどこまで広く当てはまるのかを明らかにできるかもしれません。

将来的には、こうした基礎的な量子の研究が、量子コンピューターや量子通信といった私たちの未来を変える技術の開発にもつながると期待されています。

（※次ページは論文のやや詳しい解説なのでより厳密に知りたい人だけ読んでください）

ややくわしい解説

本研究は、二準位原子の単一原子波束に対する単一光子のレイリー散乱（弱励起・遠赤 detune・低光学密度）に限定し、干渉可視度の起源を原子波束の空間的広がりに帰着させる理論・実験の統合検証である。

理論は、二つの原子波束を「最小のスリット」に見立て（解析自体は単一原子にも落とせるが、説明の便宜上2原子干渉で提示）、弾性・コヒーレント散乱のみが干渉に寄与するという出発点から、有限コントラストの源が光‐原子の部分的エンタングルメントにより付与されるwhich-way情報であることを明示する。

実験射程は「最も単純な状況」、すなわち二準位＋弱励起＋遠赤 detuneの単純レイリー散乱極限に厳格に制限されている。

光子モードの密度演算子は、原子自由度を部分トレースすることで、コヒーレント成分とインコヒーレント成分の混合として厳密に与えられる。

記号は本文と同様に用いる（|0>, |1> は光子数状態、γ1,γ2 は散乱位相、β は変位演算子の行列表現、ε は小さな励起振幅）とすると、

ρ_photon

= ( |0> + ε <0|β> (γ1 + γ2) |1> )

( <0| + ε* <β|0> (γ1* + γ2*) <1| )

+ 2 |ε|^2 ( 1 – |<β|0>|^2 ) |1><1| .