【本学研究者情報】

〇大学院情報科学研究科　教授　木村元
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【発表のポイント】

• 約100年前に確立された量子力学の基本法則「ハイゼンベルク・ロバートソン・シュレーディンガーの不確定性関係」を強化し、従来見過ごされていた量子的な寄与を明らかにしました。
• 新しい関係は、あらゆる量子状態と物理量に対して成立し、特に量子ビットでは常に等式となり、不確定性を正確に表します。
• 新たな下限は実験で測定可能な物理量の平均値（期待値）で表され、実際の量子系を用いた検証が可能です。

【概要】

量子力学^(注1)の基本原理である「不確定性関係」^(注2)は、位置と運動量など、2つの物理量の測定値のばらつきを同時に小さくすることには限界があることを示します。1927年にハイゼンベルクによって提唱され、その後ロバートソンとシュレーディンガーによって一般化されました。

東北大学大学院情報科学研究科の木村元教授は、芝浦工業大学、信州大学、東京大学、ポーランドのコペルニクス大学との共同研究により、この約100年の歴史を持つ不確定性関係を強化することに成功しました。従来の関係では捉えられていなかった、物理量同士の「非可換性」に由来する新たな寄与を発見し、より厳密で普遍的な不確定性関係を数学的に証明しました。

本成果は、量子力学の基本法則への理解を深め、量子情報科学や量子計測などの研究への貢献が期待されます。

本研究成果は、2026年9月21日にNature Portfolioが発行する国際学術誌「npj Quantum Information」に掲載されました。

【用語解説】

注1. 量子力学：原子や電子、光などのミクロな世界の物理現象を記述する基本理論である。私たちの日常的な経験とは異なる性質を持ち、物理量の測定結果が確率的に決まることや、複数の状態を重ね合わせられることなどを特徴とする。半導体やレーザーなどの現代技術の基礎となっており、近年では量子コンピュータや量子通信などへの応用も進められている。

注2. 不確定性関係：量子力学において、2つの物理量の不確定性の間に成り立つ制約を表す関係式である。今回の研究が対象とする準備型不確定性関係は、同じ量子状態について、それぞれの物理量を測定したときの結果のばらつきに関する制約を表す。

【論文情報】

タイトル：Beyond Robertson-Schrödinger: a general uncertainty relation unveiling hidden noncommutative trade-offs
著者：Gen Kimura*, Aina Mayumi, Hiromichi Ohno, Jaeha Lee, Dariusz Chruściński
木村元*、真弓愛菜、大野博道、李宰河、Dariusz Chruściński
*責任著者：東北大学 大学院情報科学研究科 教授 木村 元（きむら げん）
掲載誌：npj Quantum Information
DOI：10.1038/s41534-026-01374-0

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 大学院情報科学研究科
教授 木村 元（きむら げん）
TEL: 022-795-4600
Email: gkimura*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
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TEL: 022-795-4529
Email: koho_is*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）