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超高精度の「光格子時計」で標高差の測定に成功 ～火山活動の監視など、時計の常識を超える新たな応用に期待～（国土地理院）

超高精度の「光格子時計」で標高差の測定に成功 ～火山活動の監視など、時計の常識を超える新たな応用に期待～（東京大学）

国土地理院と東京大学大学院工学系研究科の香取秀俊教授（理化学研究所香取量子計測研究室主任研究員）のグループが直線距離で約15km離れた東京大学（東京都文京区）と理化学研究所（埼玉県和光市）に光格子時計を設置して、2台の時計の相対論的な時間の遅れを高精度に測定することで、両地点間の標高差を5cmの精度で測定することに成功した。
実験で算出された2点間の標高差は1,516cmで、国土地理院が行った水準測量と5cmの誤差範囲内で一致した。
成果は英国科学誌「Nature Photonics」に掲載されている。

アインシュタインの一般相対性理論から、標高が高いほど時計の進みが速いことが分かっている。
その影響がごくわずかであるため、従来の技術では計測することが困難だったが、香取教授が開発した超精密な光格子時計を使うことで、標高に応じた時計の進み方の違いを計ることが可能になり、離れた2地点間の標高差をcmの高精度で計測することを世界で初めて実現した。

光格子時計で計る時間の進み方の違いは、互いの距離が長くなっても誤差の累積を生じない。
この性質を利用することで、水準測量（短距離では誤差が小さいが長距離では累積誤差が生じやすい）を補完することができるというもの。

なお、この実験はJST戦略的創造研究推進事業及び文部科学省光・量子科学研究拠点形成に向けた基盤技術開発事業において実施された。

一般相対性理論に基づいた標高差の測定が可能になったというニュース。
今後への大きな一歩になり得る素晴らしい成果。
GNSSと組み合わせることで、火山活動の監視や地殻変動の監視、潮汐変化の観測など精度を要する水準測量への応用が期待できる。