実験を行う時間を変えたり、観測する方向を変えたりしても、物理法則そのものが変わらないことがあります。このようなとき物理法則は「対称性を持つ」と言われ、これらはエネルギーや角運動量の保存といった重要な現象と深く関係しています。一方で、物理法則に対称性があっても、現実の物理系の状態はその対称性を破っていることがよくあります。このような「対称性の破れ」は、物理系の性質を特徴付ける上で重要です。さらに近年では、時刻や方向の基準を与える「資源」としての役割にも注目が集まっています。実際、時間に関する対称性を破った状態は量子時計として、回転に関する対称性を破った状態は量子ジャイロスコープとして利用する...

量子力学では、物理量が同時に異なる状態をとる「量子的重ね合わせ」という性質が成り立ちます。この基本的性質がどこまで成り立つのかは現代物理学の重要な研究課題です。特に重力にも量子的重ね合わせが成立するのかという「重力の量子性」が大きな関心を集めています。二つの物体が重力のみを介して量子もつれを作る「重力誘起エンタングルメント」が観測されれば、重力がこの量子的性質を持つことを示す重要な証拠となります。巨視的な鏡とレーザー光が結合するオプトメカ系は、この問題を実験的に検証する有力な手法として注目されています。九州大学大学院理学府の福澄諒太郎さん、畠山広聖さん、同大学院理学研究院の山本一博...