奇妙なトンネル効果の影響を20年越しに実験実証成功 ~実験装置のクラウドサービスを使って理論研究者が実証~

2026-08-04 近畿大学

近畿大学と中央大学の研究グループは、米国Infleqtion社のクラウド実験サービス「Oqtant」を利用し、ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)における「異常トンネル効果」が集団運動に及ぼす影響を20年越しに実験実証した。異常トンネル効果は、BEC中の音波がエネルギーの低下とともに障壁を透過しやすくなり、ゼロエネルギー近傍では完全透過する特異な量子現象である。本研究では、二重井戸型ポテンシャル中のBECの振動周期を理論計算し、Oqtantで遠隔実験を実施した結果、障壁の高さに応じた振動周波数の変化が理論と一致し、異常トンネル効果の影響を初めて間接的に観測した。また、Oqtantを利用した査読付き論文として世界初の成果となり、理論研究者がクラウド経由で最先端実験装置を操作し、自ら理論を検証できる新たな研究スタイルの有効性も示した。今後は量子物理学だけでなく、磁性体など幅広い物質系への応用や、実験設備のクラウド化の促進が期待される。

奇妙なトンネル効果の影響を20年越しに実験実証成功 ~実験装置のクラウドサービスを使って理論研究者が実証~
図 Oqtant実験装置の写真

<関連情報>

ボース・アインシュタイン凝縮体用クラウド実験プラットフォームを通じた、集団励起における異常トンネル効果の影響の観測 Observation of the influence of anomalous tunneling on collective excitations via a cloud experiment platform for Bose-Einstein condensates

Daichi Kagamihara,Hironori Kazuta,Yewei Wu,Noah J. Fitch & Ippei Danshita
Communications Physics  Published:31 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42005-026-02720-6

Abstract

Recent developments in cloud-based experiment platforms have enabled physicists to examine theoretical concepts with greater accessibility. Oqtant is a cloud-accessible platform for trapped Bose-Einstein Condensates (BECs) of neutral atomic gases, providing an invaluable experimental tool for studying the dynamics of BECs. An intriguing theoretical prediction of a characteristic phenomenon of BECs is anomalous tunneling, whereby low-energy phonon excitations of BECs easily transmit through a barrier potential. We utilize Oqtant to observe the effects of anomalous tunneling on collective excitations of BECs. For this purpose, we theoretically show that anomalous tunneling affects the frequencies of the collective excitations in the low-energy regime, and experimentally measure these frequencies using Oqtant. Our results reveal that low-energy collective modes are less affected by a potential barrier, which indicates the presence of anomalous tunneling. Our work contributes to our fundamental understanding of BECs and highlights the potential of cloud-based experiments in quantum many-body physics.

1701物理及び化学
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