重力波通信の基礎概念と方法論を示した研究が発表!
重力波通信の基礎概念と方法論を示した研究が発表! / 重力波通信の基礎概念と方法論を示した研究が発表!/Credit:Canva
physics

重力波通信の基礎概念と方法論を示した研究が発表!

2025.02.03 17:00:34 Monday

重力波通信とは、空間そのもののゆがみを情報を運ぶ波(キャリア波)として利用する新しい通信手段のアイデアです。

光(電磁波)を使った従来の通信と異なり、重力波は物質をほとんど透過し、宇宙空間をほぼ減衰なく伝わります。

このため、「星の内部を通り抜ける通信ができる」「超遠距離でも比較的減衰が少ない通信が可能になるかもしれない」という点が大きな魅力とされています。

近年、重力波が実際に観測されるようになったことで、天文学分野では「重力波天文学」が一気に花開き、ブラックホールの衝突現象を捉えるなど、これまで電磁波だけでは見ることのできなかった現象の理解が進んできました。

そんな重力波を「通信」に使おうという発想は以前から存在していましたが、長らくSF的なアイデアとみなされることが少なくありませんでした。

ところが最近になって、さまざまな物理学・工学的手法を用い、重力波通信を実現する可能性を真剣に探る研究が世界各地で進められています。

イギリスのケンブリッジ大学で行われた研究では、この夢のある技術を「どうやって重力波をつくるのか」「どうやって検出するのか」「そもそも通信として成立するのか」といった点について、重力波通信の基礎概念と方法論が示されました。

本コラムでは、まず重力波通信という分野がなぜ注目されているのか、その研究史や強みを概観します。

そして、論文が提示している「質量の動きだけで重力波を発生させるシンプルな原理」や、「電波では困難な環境でもほぼ遮蔽されない特性」、さらには最新のアイデアに基づく受信技術や通信チャンネルモデルなど、研究の具体的な中身を紹介していきます。

さらに、既存の電磁通信や量子通信など他の方式との比較を通じて、重力波通信の可能性や課題を掘り下げていきます。

研究内容の詳細は2024年12月26日にプレプリントサーバーである『arXiv』にて公開されました。

Gravitational Communication: Fundamentals, State-of-the-Art and Future Vision https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.03251

重力波通信はSFの領域から脱出しつつある

重力波通信はSFの領域から脱出しつつある
重力波通信はSFの領域から脱出しつつある / 重力波通信はSFの領域から脱出しつつある/Credit:Canva

重力波そのものは、1916年にアインシュタインが一般相対性理論の枠組みで「時空のゆらぎ」として理論的に予言したものでした。

しかし当時は、そのゆらぎがあまりにも微弱であるため、人類がいつか直接観測できる日は来ないと考えられていました。

ところが、技術の進歩に伴い、レーザー干渉計(LIGOなど)が天体由来の重力波を検出しうる感度を実現できるようになり、2015年にブラックホール連星合体から放出された重力波が初めて直接観測されました。

これは、一般相対性理論が予言した現象の真実性を劇的に証明しただけでなく、「重力波を新しい観測手段として利用する」という道を切り拓く歴史的事件となりました。

特に超伝導技術の応用や、粒子加速器の大型化・高出力化によって、従来は実験すら困難だった「質量の高速回転」「衝突によるエネルギー集中」などが研究可能になっています。

重力波通信では「大質量の動きによる重力波の発生」が必須ですが、これらの新発見により、いろいろな実験装置の新提案が生まれはじめました。

さらにはAIの力を使ったディープラーニングによる信号抽出など、多方面の技術革新が起こり始めたことで、「重力波通信」を真面目に検討する研究が世界各地で行われるようになっています。

実際、「重力波通信」を冠した特許申請や学会発表、査読付き論文が少しずつ増えてきています。

もちろん、実用化のめどが立っているわけではありませんが、どのように重力波を生成し、どう検出するかなど、具体的な技術提案がなされるようになり、かつて“荒唐無稽”と一蹴されていた着想が、検討の余地あるテーマとして評価されつつあります。

このように、重力波通信は天文学の副産物やSF的アイデアとして生まれつつも、重力波検出技術の進歩や学際的な研究姿勢に後押しされて、じわじわと真面目に研究される領域に入りつつあるのです。

次章では、そんな重力波通信の大きな特徴の一つである「どんな遮蔽も貫通する」という理論的強みについて解説します。

次ページ重力波通信は「あらゆる遮蔽物」を貫通する

<

1

2

3

4

>

人気記事ランキング

  • TODAY
  • WEEK
  • MONTH

Amazonお買い得品ランキング

スマホ用品

物理学のニュースphysics news

もっと見る

役立つ科学情報

注目の科学ニュースpick up !!