量子物理学では、粒子の位置と運動量を同時に正確に測定することは不可能である——ハイゼンベルクの不確定性原理はそう述べている。しかし、中国の山西大学のチームは、前方だけでなく時間を遡って見れば、この制約を回避できることを示した。
研究者たちは52億個のルビジウム原子を小さなガラス製チャンバーに集めた。レーザーがそれらのスピンを単一の量子系に整列させ、その後、第二のレーザーが位置と運動量を測定した。科学者たちは通常の手法ではなく、注目する時刻の前後のデータを考慮する弱測定を用いた。実験は84分間連続して続いた。
結果は予想を上回った。非可換変数の推定精度はハイゼンベルク限界を20%上回った。不確定性原理はこれによって破られてはいない——ただ確率の計算方法が異なり、系の「過去」と「未来」を考慮しただけである。
ここでのよくある類推は、ある瞬間の位置だけからボールの軌道を推測しようとすることだ。ボールが以前どこにあり、その後どこへ飛ぶかという情報を加えれば、不確かさは急激に小さくなる。実験における回顧的な手法はまさにこのように機能した。
これは、回顧的データがすでに一般的となっている、より精密な量子センサーや時計への道を開く。将来的にはこの手法をもつれによって強化できるが、現時点ではまだプレプリントの段階にとどまっている。
研究結果は2026年11月にarXivのプレプリントとして発表され、まだ査読を経ていない。チームは、この手法が量子強化センシングのために軌道ともつれの戦略を組み合わせたものだと指摘している。
測定プロセスそのものを再考すれば、量子計測学の根本的な限界は、考えられていたほど厳しくはないことが明らかになった。
