ところが今回の研究では、その観測や測定をまったく違う角度から利用しています。
研究チームが使ったのは、「猫状態」という不思議な量子の性質を持つ光を電子集団に当て、その後でその光の状態を詳しく測定する、という方法でした。
この方法では、光が持っている「量子のゆらぎ」を観測によって一つの状態に絞り込むことで、その光と相互作用した電子集団の側にも同じように特定の量子状態を生み出せる可能性があります。
つまり、量子の世界においては、「見ること」がかえって「新しい状態を作ること」に結びつく、という不思議な現象をうまく活用しているわけです。
とはいえ、このようにして量子の状態を作り出すためには、いくつか非常に厳しい条件があります。
特に重要になるのは、「光子数パリティ測定」や「ホモダイン測定」という精密な測定技術です。
「光子数パリティ測定」というのは、光の中に含まれる粒子(光子)の数が偶数なのか奇数なのかを正確に見分ける方法で、「ホモダイン測定」というのは光の波の高さや揺れる方向(位相や振幅)を非常に細かく測定する方法のことです。
どちらの測定も、精度が高くなければ、このような量子状態を作り出すことは難しいのです。
また実験の難しさは、測定の精度だけではありません。
測定を行う時には周囲の雑音(ノイズ)や不要な干渉を可能な限り抑え、クリアな環境を整えなければなりません。
その上、今回の理論が示している量子状態は「一瞬だけ鋭く立ち上がる」ような非常に繊細なものです。
理論的には、電子の数が増えれば増えるほど、量子の猫状態が生まれる瞬間が短く、かつ非常に鋭いピーク状になることが示されています。
驚くことに、理論上では電子の数を無限に近づけて巨大な集団にした場合でも、その一瞬の量子状態が現れることが予測されているのです。
つまり、この方法は、理論上はどんなに大規模な系であっても、適切な条件さえ整えば、量子の不思議な性質を一瞬でも実現できる可能性を示しているのです。