あらすじ・内容紹介
この本は、2012年ノーベル物理学賞受賞者であるセルジュ・アロシュ教授の著書であり、彼の研究を中心に、量子光学の基礎とその量子情報処理への応用について主に学部上級生・大学院生を対象に書かれたものである。
単一の粒子を含む思考実験は量子力学の創設期に考え出され、当時は実現することが不可能と考えられたが、世界中の多くの実験室において実現されるようになった。これにより、状態の重ね合わせやエンタングルメントなどを使った新しい量子情報処理の研究が発展し、新たな応用への期待が高まっている。
本書では、これらの実験のうち、量子物理のマイルストーンというべき3つの実験、すなわち、著者達による「高Q共振器中の原子と光子の実験」を中心に、イオントラップ、そしてボース・アインシュタイン凝縮体の実験を取り上げ、量子過程の解析や量子情報への応用が述べられている。また、これらの系を実際に扱うためには、環境との相互作用を扱う開放系に関する記述が必須となるが、そのための基礎的な記述がなされており、デコヒーレンスや古典物理との関係を理解することができる。
我が国の量子物理の本といえば、理論的な展開や計算に重点を置いたものが多く、本書のように量子的な実験を取り上げて解説したものは多くない。しかし、量子の論理で働く世界を具体的な例を通して学ぶことは非常に教育的である。本書は、最初の数章を使って、量子力学の概要や、中心的な課題を理解するための基礎事項が非常に手際よくまとめられており、これによって実験の詳細な解析が行われるため、量子の世界の深い理解を得ることができる。またこのような高度な実験を可能にした、種々の技術的発展の手短な記述が、実験に必要な技術とともに適切に述べられているため、理学系の学生だけでなく、量子情報処理に興味をもつ工学系の学生にとっても非常に有益である。また、量子情報処理に携わる研究者やこの分野に興味をもつ研究者・技術者にとっても、量子の世界の深い理解が得られ、自身の研究に役に立つ貴重な一書になると思われる。
［原著］Exploring the Quantum: Atoms, Cavities, and Photons, Oxford University Press, 2006
