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京都大学大学院工学研究科は2026年7月22日、竹内繁樹教授や、研究当時に特定研究員だった阿部尚文氏らの研究グループが、量子光干渉断層撮影（QOCT）で4.04フェムトリットルの体積分解能を達成したと発表した。大学はQOCTで世界最高としている。
三次元撮像で4.04フェムトリットル
体積分解能は、三次元撮像で見分けられる細かさを体積で示す指標だ。4.04フェムトリットルは4.04×10^-15リットルに相当する。研究グループは、深さ方向1.5マイクロメートル、横方向1.6マイクロメートルの分解能を実現し、従来のQOCTの176フェムトリットルから43倍向上させた。
「世界最高」はQOCTの体積分解能に限った評価で、一般的なOCTを含むすべての断層撮影技術との比較ではない。今回の研究は、周波数もつれ光子対を使うQOCTを三次元化し、高い体積分解能で微細構造を撮像した点に特徴がある。
量子もつれで分散の影響を抑制
OCTは光の干渉を利用し、試料を傷つけたり標識物質を付けたりせずに内部の断面構造を捉える技術だ。通常のOCTでは、高分解能化に伴い、媒質内の色分散が深さ方向の分解能を低下させる場合がある。
QOCTは、周波数もつれを持つ光子対の二光子干渉を利用する。分散による影響を抑え、高分解能化に伴う画像劣化を軽減できる点が特徴だ。研究グループは、群速度分散がある条件でも高い体積分解能で撮像できることを示した。
最大クリーク探索で偽信号を除去
QOCTでは、試料内部の反射面とは異なる位置に偽信号が現れ、三次元画像の判読を妨げる課題がある。研究グループは、グラフ理論の「最大クリーク探索」を使う後処理アルゴリズムを開発し、アーティファクトを高速に除去した。
論文には阿部氏のほか、堀野智康氏、川口蓉子氏、岡本亮氏、竹内教授が名を連ねる。題目は「High-volume-resolution quantum optical coherence tomography imaging with efficient artifact removal」。2026年7月20日、光学分野の学術誌Optics Express第34巻第15号にオンライン掲載された。
