量子の世界で「ゆらぎ」の限界に迫る―量子システムの精度と応答に関する新しい法則を発見―

　Vu Tan Van 基礎物理学研究所准教授らの研究グループは、量子システムにおける精度・応答・エネルギーコストの関係について、新たな限界を理論的に導きました。これまで古典的なシステムでは、精度を高めるにはそれに見合うエネルギーコストが必要になる「熱力学的不確定性関係」が知られていましたが、本研究では、量子コヒーレンスなどの量子特有の性質を考慮することで、量子系ではこの関係が修正されることを明らかにしました。さらに、観測量のゆらぎに対する上限（逆不確定性関係）や、外部からの摂動に対する応答感度の上限（応答の不確定性関係）を新たに導き、量子システムに共通する基本的な制約を示しました。本研究は、量子熱力学の基礎を築くとともに、量子熱機関や量子計算など、量子技術の設計や性能評価にも新たな視点を提供するものです。今後、より複雑な量子システムへの理論的な拡張や、実験データとの検証を通じて、量子システム全般に通じる普遍的な原理の確立につながることが期待されます。

　本研究成果は、2025年3月6日に、国際学術誌「PRX Quantum」にオンライン掲載されました。また、同誌の優秀論文特集「International Year of Quantum Science and Technology (IYQ 2025) Collection」に選ばれました。