量子物理学:微小な動きを可視化(Quantum physics: Making tiny movements visible)

2025-12-19 ミュンヘン大学(LMU)

ドイツ・ミュンヘン大学(LMU)の研究チームは、干渉計を用いた量子計測技術により、レーザー光のごくわずかな動き(微小な傾きやずれ)を極めて高い感度で検出する方法を開発した。これは「弱値増幅(WVA)」という量子力学の原理を基にした技術で、これまで干渉計内の微細変化を強調する用途に使われてきたが、今回の研究では入射する光ビーム自体の変化も増幅できる新しい工夫を加えている。研究チームは干渉計の片方の経路に「ドーヴ・プリズム」を挿入し、光の経路差を反転させることで、微小なシフトを増幅測定することに成功した。実験では、傾きや変位をミクロンやマイクロラジアン単位で捉えることができ、例えばレーザー光が反射する窓ガラスの極小振動さえ検出可能という高感度が示された。この技術は原子間力顕微鏡など科学・工学の多くの領域での精密測定に応用可能であり、これまで困難だった微細な動きの観測を可能にする。

量子物理学:微小な動きを可視化(Quantum physics: Making tiny movements visible)
Quantum physics trick
This so-called Dove prism, which Carlotta Versmold installed in the beam path of the interferometer, generates an additional reflection of the incident light. | © LMU / Weinfurter

<関連情報>

干渉増幅と外部ビームシフトの抑制 Interferometric Amplification and Suppression of External Beam Shifts

Carlotta Versmold, Jan Dziewior, Florian Huber, Elina Köster, Gregory Reznik, Lev Vaidman, and Harald Weinfurter
Physical Review Letters  Published 17 December, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/fggq-yhz8

Abstract

Interferometers are known for precise measurements of the effects inside of them. Here we show that placing a Dove prism in one of the interferometer arms allows for also detecting minute effects happening outside the device. We derive how the additional reflection in one arm can amplify small tilts or displacements of the input beam in the dark output port of the interferometer, in analogy to weak value amplification. The experiment demonstrates a clear improvement of the measurement signal. Moreover, in the bright output port, small disturbances in the input beam get largely filtered, thereby enabling beam stabilization with a fully passive device.

0400電気電子一般
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