量子力学の100年：世界を変えた人々

（ダン・トリ） - 今年は量子力学誕生100周年にあたり、画期的な理論の誕生から世界的な応用まで、その軌跡は多岐にわたります。ベトナムにとって、量子技術革命の波に乗り、未来を形作る絶好の機会です。

20 世紀初頭に撮影されたこの白黒写真には、エレガントなスーツを着た数十人の科学者が古代ゴシック様式の建物の前に座っている。

これは普通の会議ではありませんでした。20 世紀物理学の最も偉大な頭脳が集まった、人類史上最も重要な科学会議の 1 つでした。

その厳しい顔の中には、銀髪がトレードマークのアルベルト・アインシュタイン、ヴェルナー・ハイゼンベルク、エルヴィン・シュレーディンガー、マックス・プランク、その他多くの科学者がいた。彼らは共に、最も革命的な科学理論の一つである量子力学を構築した。

1927 年のソルベー会議には、当時の世界を代表する科学者が集まりました (写真: Wiki)。

今年は量子力学の公式誕生から100周年を迎えます。国連は、この科学革命の1世紀を祝い、次の世紀における量子力学の可能性をさらに探求するため、2025年を「国際量子科学技術年」と定めました。

これは、人々が宇宙を理解する方法を完全に変え、現代の生活に応用できる理論の驚くべき旅を振り返る機会でもあります。

革命の起源

1925 年の夏、若いドイツ人物理学者ヴェルナー・ハイゼンベルクは、自身が患っていたひどい花粉アレルギーから逃れるために北海のヘルゴラント島へ行きました。

この孤立した場所で、彼は「量子論による運動学的および力学的関係の再解釈」に関する革命的な論文の執筆を思いついた。しかし、彼が予想していなかったのは、その論文が発表された後、物理学に新たな時代を開くことになるということだった。

科学者たちは、ニュートンの古典物理学では原子レベルの現象の多くを説明できないことにすでに気づいていた。

天才物理学者アルバート・アインシュタインは物理学、量子力学の発展に貢献しました（写真：PBS）。

マックス・プランクは、エネルギーが量子と呼ばれる離散的な「パケット」として吸収・放出されることを発見しました。アインシュタインはこの考えを用いて光電効果を説明しました。しかし、物理学の新しい分野である量子力学の完全な理論体系を構築したのは、ハイゼンベルクとその同僚たちでした。

量子力学の特別な点は、単に古い理論に取って代わる新しい理論ではないということです。量子力学は、私たちが直感的に抱いていた現実の概念を捨て去ることを求めます。

量子の世界では、粒子は同時に複数の状態で存在することができ（量子重ね合わせと呼ばれる）、数百万マイル離れていても瞬時に互いに影響を与えることができ（量子もつれ）、粒子の位置と運動量の両方を同時に知ることはできません（ハイゼンベルクの不確定性原理による）。

理論から広範な応用まで

多くの人は量子力学を、実験室で扱う複雑な数式だと考えています。しかし実際には、量子力学は現代生活の隅々まで浸透しています。

私たちが日常的に使う電子機器のほとんどは、量子原理に基づいて動作します。ポケットの中のスマートフォンには、数十億個のトランジスタが搭載されています。これらのデバイスは、半導体の量子力学の理解に基づいて発明されたものです。

量子力学がなければ、コンピューターもインターネットも GPS も存在しないでしょう... また、量子原理に基づくもう 1 つの重要な発明であるレーザーは、スーパーマーケットのバーコード リーダー、CD/DVD リーダーから眼科手術や光ファイバー ケーブルによるデータ伝送まで幅広く使用されています...

磁気共鳴画像（MRI）装置は、量子現象である核磁気共鳴の原理に基づいて動作します（写真：ST）。

現代医学も量子力学の恩恵を大いに受けています。磁気共鳴画像法（MRI）装置は、量子現象である核磁気共鳴の原理に基づいて動作します。

放射線による癌治療も、原子核の量子物理学の理解に基づいています。

宇宙論のように一見突飛に見えるものでさえ、量子力学の知識を必要とします。星がなぜ輝くのか、どのように重元素が作られるのか、そして最終的にどのように死ぬのか、私たちはそれを理解しています。これらはすべて量子力学のおかげです。

それは、固体がなぜ崩壊しないのか、金属がなぜ電気を伝導するのか、そして自然界の無数の他の現象を説明します。

歴史の「隠れた人物」

量子物理学者の歴史を振り返ると、アインシュタイン、ハイゼンベルク、シュレーディンガーといった著名な人物しか目に留まらないことが多い。しかし、この分野の発展の歴史には、他にも多くの忘れられた人物、特に女性たちの存在が深く関わっている。

ルーシー・メンシングもそのような女性の一人でした。彼女はハイゼンベルクと同じグループで研究し、彼の量子力学理論の最初の応用のいくつかを計算しました。

歴史上、相応の評価を受けていない重要な女性科学者は他にも数多くいます。2025年には、量子物理学の歴史に名を残した16人の女性科学者の伝記が出版され、忘れ去られたこれらの貢献に光を当てる一助となるでしょう。

中国が研究開発する量子コンピュータ（写真：The Quantum Insider）。

これは、科学が孤独な天才の功績ではなく、多くの人々の共同努力の成果であることを私たちに思い出させます。あらゆる発見は、それ以前の研究の上に成り立っており、量子力学の成功は、政治的および文化的障壁を越えた国際協力の成果です。

第二の量子革命

20世紀が科学理論としての量子力学の誕生と発展の時代であったとすれば、21世紀は「第2の量子革命」の時代を迎えています。

そのとき、人類は量子力学の奇妙な特性を直接利用して、まったく新しい技術を創り始めました。

量子コンピュータは最も期待されている技術の一つです。従来のコンピュータが0か1のどちらかの状態しか取れないビットを使用するのに対し、量子コンピュータは「量子重ね合わせ」の原理により、同時に両方の状態を取ることができる量子ビットを使用します。

これにより、量子コンピュータは多数の計算を並行して実行できるようになり、従来のコンピュータでは計算に数百万年かかる問題を数日、あるいは数時間で解決できる可能性があります。

量子コンピュータは多くの分野に革命をもたらす可能性を秘めています。医療分野では、複雑な分子構造を正確にシミュレートできるため、新薬の開発をより迅速かつ効率的に行うことができます。

材料科学においては、量子コンピュータは独自の特性を持つ新材料を設計することができます。金融分野では、ポートフォリオを最適化し、前例のないレベルでリスク分析を行うことができます。

日本は量子技術研究において先進国の一つである（写真：DigWatch）。

量子センシングは、量子効果を利用したもう1つの有望な応用分野です。これらのセンサーは極めて感度が高く、磁場、重力、時間の最小の変化を測定できます。

これらは、医療分野では病気の早期発見、地質学分野では資源探査、GPS なしでの正確な測位などに使用できます。

量子通信、特に量子暗号は、絶対的に安全な情報伝送方法を提供します。量子力学の原理に基づき、盗聴の試みは量子状態を変化させ、即座に検知されます。

すでにいくつかの国が量子通信ネットワークの構築に着手しており、将来的には量子インターネットが現実のものとなるかもしれません。

ベトナムの課題と機会

第二の量子革命が進む中、ベトナムは後れを取らないための戦略を必要としています。量子科学の研究と教育への投資は喫緊の課題となっています。

量子技術を理解する新しい世代の科学者やエンジニアを育成し、適切な研究基盤を構築する必要があります。

ベトナムでは多くの専門家や科学者が協力して量子技術の研究に取り組んでいる（写真：プレジデントクラブ）。

国際協力も重要です。歴史が示すように、科学のブレークスルーは国境を越えた協力から生まれることがよくあります。ベトナムは、先進国の経験を学びながら、量子技術に関する国際的な研究プロジェクトに積極的に参加する必要があります。

同時に、量子力学の知識を一般の人々に広く普及させる必要があります。この分野は複雑すぎて理解しにくいと考える人はまだ多くいますが、これまで見てきたように、現代生活のあらゆる側面に影響を与えています。

量子力学の基本的な理解は、人々が新しいテクノロジーの重要性を理解し、将来について情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。

未来を見据えて

量子物理学の先駆者たちの写真を振り返ると、人類の宇宙に対する理解を変えた人々だけでなく、探究心、古い考えに挑戦する意欲、境界を越えて協力する意欲といった科学の精神も見えてきます。

その精神は、21 世紀の科学の頂点に到達するために依然として不可欠です。

今年は量子力学の100周年を祝う年であるだけでなく、未来を見据える年でもあります。

量子技術の発展により、私たちはかつてない新たな可能性の入り口に立っています。量子コンピュータは、気候変動から不治の病を治す薬の開発に至るまで、人類が直面する最大の課題の解決に役立つ可能性があります。

量子センシングは、宇宙を探求し、私たち自身を理解するための新たな方法を切り開く可能性があります。量子通信は、より安全でプライバシーが確保された、繋がりのある世界を創造する可能性があります。

量子力学は、現実が私たちの想像をはるかに超えて複雑で不思議な存在であることを示しています。ですから、量子力学の100年にわたる研究から得られる最大の教訓は、おそらく「常に驚きを覚悟し、常に好奇心を持ち、そして探求を決してやめないこと」でしょう。

出典: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/100-nam-co-hoc-luong-tu-nhung-con-nguoi-thay-doi-the-gioi-20250626124351568.htm