光量子と光物性--光学からフォトサイエンスへ--

摘要

1900年ブランクは，古典物理学では説明できない溶鉱炉中の光エネルギーの波長分布の謎を，光量子仮説を導入して解決した．これが亀子力学の誕生である．1905年この光の粒子性（光子）を用いて，アインシュタインは光電効果を説明した．光が波動と粒子の二面性を持っという非日常性は，ハイゼンベルグの不確定性原理で理解できた．しかし，青色の1光子が赤色の2光子に分割されるパラメトリック過程で発生する2光子の量子もつれ合い（強い相関）は，2つの光子を速く経しても存在し続ける，このもう岬一つの非日常性を1935年アインシュタインらは指摘した．これも，量子力学特有の非局所性として理解され，最近は量子コンピューターと魔子通信に使われようとしている．レーザー光の発明は光学と工学に革命をもたらし，金属加工に用いられる一方で，人類ほ10￣りKのオーダーの超低温まで原子系を冷却できるようになった．その結果，原子系はボーズ·アインシュタイン凝締やフェルミ凝柿を示して，波動として振舞う．この百年の歩みはアインシュタインに負うところが大きかったが，最近は日本からの寄与も大きくなりつつある．れちを概観する．