物理学において、時間そのものほど馴染み深い、または不可解な概念はほとんどありません。アインシュタインの相対性理論は、時間が一定でも普遍でもないことを示しました。代わりに、速度と重力によって変化します。しかし、科学者が相対性理論と量子力学を組み合わせると、状況はさらに奇妙になります。量子論は、時間自体が重ね合わせて存在できること、つまり時間の流れが同時に速くなったり遅くなったりする可能性があることを示唆しています。 最近発表された研究は、研究者が近いうちにこの奇妙なアイデアを研究室でテストできるようになる可能性があることを示唆しています。 「光イオン時計における適切な時間の量子署名」と題されたこの記事は、2026 年 4 月 20 日に、 物理的なレビューレター。この研究はスティーブンス工科大学のイーゴリ・ピコフスキー助教授が主導し、コロラド州立大学のクリスチャン・サナー氏と国立標準技術研究所（NIST）のディートリッヒ・リーブフリート氏が率いる実験チームと協力した。 原子時計と量子時間 研究者らは、高度な原子時計が時間の流れに関連する隠された量子効果をどのように明らかにできるかを調査しました。彼らの研究結果によると、次世代の量子時計やコンピューター用に開発されている同じ技術を利用して、時間自体が量子法則に従って動作するかどうかを科学者が調査できる可能性があるという。 量子力学では、物体は同時に複数の状態で存在できます。この概念は、観察されるまで猫が生きていると同時に死んでいるとみなす思考実験であるシュレーディンガーの猫によって有名に説明されています。研究者らは、時間の経過とともに同様の奇妙なことが起こる可能性があると示唆している。量子法則に従って動作する時計は、同時に若い猫と老いた猫のように、複数の時間の流れを同時に経験することができます。 「量子論と相対性理論では、時間はまったく異なる役割を果たします」とピコフスキー氏は言う。 「私たちが示しているのは、これら 2 つの概念を組み合わせることで、古典物理学ではもはや説明できない時間の流れの隠された量子的特徴を明らかにできるということです。」 量子双子のパラドックス 相対性理論は、動きや場所に応じて時間の経過が異なることをすでに予測しています。それぞれの時計は独自の時間の流れを計測します。たとえば、秒速 10 m で 5,700 万年間進む時計は、静止した時計よりも約 1 秒遅れます。科学者たちは、NISTのアルミニウムイオン時計などの高精度の機器を使用して、このような効果を確認しました。 […]