量子粒子は一つの経路を選ばない。あたかも可能なすべての経路を同時に進むかのようであり、これらの軌跡の合計だけが観測可能な結果を与える。リチャード・ファインマンが1948年に提唱したこの考えを、中国の科学者たちが初めて直接実験で検証した。
華南師範大学と合肥国家実験室の朱詩亮率いるグループは、単一光子で測定を行った。研究者たちは複雑な光学系を構築し、光子は位相シフトと偏光子からなる「迷路」の連続を通過した。彼らは2点間の量子状態の進化を記述する数学的対象である5つのプロパゲーターを正確に測定し、それらを掛け合わせて、最終的に1 419 857個の個別の軌跡を再構築した。
結果はファインマンの公式の予測と高い精度で一致した。確率はすべての経路のコヒーレントな重ね合わせから生じ、すべての軌跡の振幅は同じ大きさを持ち、位相はプランク定数の単位での古典的作用によって決定された。これは、以前は信じられていた2つの基本的な公準の直接的な確認である。
池に石を投げることを想像してみてほしい。古典物理学は1つの軌跡を見るが、量子力学は数十億の「幽霊」経路からの寄与を加算することを要求し、それぞれがわずかな補正をもたらす。実験は、これらすべての補正を考慮しなければ予測が機能しないことを示した。実際の光子はまさにそのように振る舞うのである。
26年8月2026日にScience Advances誌に掲載されたこの研究は、量子光学における新しいテストと、量子状態のより精密な制御への道を開く。今後は、環境や測定がどのように余分な経路を「切り捨てる」かを直接検証し、より堅牢な量子デバイスを作成できるようになる。
この実験は単に古い理論を確認しただけでなく、量子現実の本質をより深く覗き込むためのツールを提供したのである。
