連星ブラックホールからの重力波に潜む量子性~量子重力理論への第一歩~

2026-02-13 九州大学

九州大学と神戸大学の研究グループは、連星ブラックホールから放射される重力波を量子論的に記述することに世界で初めて成功し、『Physical Review Letters』に発表した。従来、重力波は古典論で十分と考えられてきたが、生成される重力子(グラビトン)の量子状態を定量評価した結果、古典波に最も近いコヒーレント状態から約10⁻⁴のずれが存在することを示した。これは重力波に潜む量子性を理論的に示す成果であり、未発見粒子グラビトンの検証や量子重力理論の発展に向けた重要な第一歩と位置づけられる。

連星ブラックホールからの重力波に潜む量子性~量子重力理論への第一歩~
連星系からの重力波に潜む量子性のイメージ

<関連情報>

連星ブラックホールからの重力波のコヒーレント状態記述 Coherent State Description of Gravitational Waves from Binary Black Holes

Sugumi Kanno, Jiro Soda, and Akira Taniguchi
Physical Review Letters  Published: 12 February, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/kv1t-j27m

Abstract

Quantum mechanics is the fundamental framework of nature, and gravitational waves from binary black holes during the inspiral phase should likewise be analyzed quantum mechanically. It is commonly assumed that their classical description corresponds to a coherent state, so any deviation would signal genuinely quantum nature of gravity. We show that the coherent-state description reproduces classical gravitational waves at leading order, while next-order effects generate squeezed states of gravitons. For GW150914, we estimate the squeezing parameter to be ∼10−4. We find that gravitational waves from binary black holes are well described by a coherent state.

1701物理及び化学
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