理工学部

物理学科

水素結合は生命体も含めた多くの物質で見られる結合様式であるが，その理解は十分でない。特に，プロトンの量子論的性格が物質の性質にどのように反映されるかという点については，よく分かっていない。この研究では，強誘電性相転移を示す水素結合結晶中でのプロトンの存在状態を調べ，プロトンの量子論的性格が相転移現象の発現に及ぼす影響を明らかにすることを目指す。

物質中のプロトンは周囲の原子イオンや分子と強い相互作用を行う。したがって，プロトンの運動は多数の自由度が関与した多自由度系での代表点の運動として記述されることになる。この際，プロトンの量子性から，代表点の運動の量子論的性格が現象に現れることが予想される。この研究では，金属中や水素結合結晶中でのプロトン移動現象の理論的な解明を試みる。

量子物理学では複数の粒子がエンタングルメントとよばれる不思議な状態になることが知られている。最近，この状態がその応用の可能性から量子情報の分野で注目されている。本研究では，固体中のプロトンに着目し，複数のプロトンが量子エンタングルメント状態にあると，どのような現象が現れるかを理論的に調べる。このような知識が得られれば，エンタングルメント状態にあるプロトンの検出と生成が可能になり，エンタングルメント粒子の利用技術の開発に大きな寄与を与えると予想される。