在物理學實驗中，噪音通常是妨礙精密測量的幹擾因素，但有時噪音也承載著重要資訊。其典型例子是由物理系統中承載某種流的粒子波動性所產生的「散粒噪音」。
磁體之所以具有磁力，是因為電子所具有的相當於微小磁體的電子自旋都朝同一方向排列，然而電子自旋並不是連續值，表示磁體方向與強度的物理量——磁化（magnetization）也非連續值。在物理學中，非連續的離散值現象被稱為量子化。近來已有研究提出通過測量向磁體照射微波時流過的電流變化來觀測磁化的散粒噪音，但由於實驗困難，至今未能實現。
對磁體照射脈衝雷射時，磁化會在圍繞磁場旋轉的同時，逐漸恢復至原狀態（左）；此時所測得的磁化平均值附近的波動強度中，包含有磁化量子化的資訊（右）。
東京大學物性研究所加藤嶽生副教授等人的研究團隊，著眼於因近年光測量技術的進步可高效、高速測量磁化這一點，提出了一種利用光技術測量磁化散粒噪音的新方法。研究團隊從理論上對處於磁場中穩定狀態的磁體照射脈衝雷射、擾亂電子自旋方向後恢復至原狀態時，作為磁化平均值附近的波動而被觀測到的散粒噪音進行了公式化。研究表明，通過測量這種散粒噪音，能夠確定磁化量子化的大小。
得益於本次研究成果，單個電子自旋的變化已能通過磁化的散粒噪音獲得測量。這不僅對開發通過操控磁體中電子自旋以存儲資訊的量子器件至關重要，也為雷射技術提供了一個重要的潛在應用方向。（TEXT：中條將典）
原文：JSTnews 2025年6月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Physical Review Letters
論文：Fluctuations in Spin Dynamics Excited by Pulsed Light
DOI：10.1103/PhysRevLett.134.106702
