物理学や数学の基礎研究を深めつつ、広く実践・応用・実装する過程において、新しい科学・技術が生み出され、それがさらに基礎物理学の発展を促す――こうした“好循環”を基盤に、応用物理学は産業・経済・社会を支えています。早稲田大学・応用物理学科では、未来のテクノロジーや新しいシステムの基本となる原理や技術を学び、次世代の社会に貢献できる人材の育成に取り組んでいます。

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  〈専門分野〉古典力学系・量子・波動カオス
  レーザーダイナミクス
  マイクロキャビティレーザー

  非線形物理学を武器に基礎から応用まで

  針の穴を通すほどのコントロールでボールを操ることのできるプロの投手でさえも、サイコロの目を狙って出すことはできません。しかし、物理学の知識を用いて考えると、ボールもサイコロも、同じニュートンの運動方程式に従い、手が離れた瞬間にすべての未来が確定する「決定論」の世界にあるという点で、何も違いはありません。また、手を離れる際に制御すべき条件の数に、ボールとサイコロで大きな違いはありません。それなのに、なぜサイコロは確率的な「偶然」に支配されているように見えるのでしょうか。決定論と偶然という矛盾の背景には、初期状態のほんのわずかなズレによって、未来に予測不可能なほど劇的な大変化が生まれてしまう「カオス」という現象が深く関係しています。当研究室では、このカオスに代表される「非線形物理学」の視点を軸に、サイコロのように、普段何気なくその不思議さを見過ごしてしまうような現象の本質を解き明かす数理モデルの探究から、最先端のレーザーデバイスの研究まで、基礎理論と応用技術を地続きにした幅広い研究を展開しています。

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  〈専門分野〉固体物理学
  放射光分光

  固体の中の電子の多様性

  金属、ガラス、セラミックスなど私たちの身の回りには様々な固体があり、それらの性質は原子配列と電子状態によって決まります。電子は量子力学の法則に従い、波として振る舞います。固体の中では、配列した原子からの静電ポテンシャルを受けて電子の波は実に多彩な形となり、固体の性質に多様性をもたらします。多彩な電子状態を解明していく研究は楽しいと同時に、運が良ければ画期的な材料の発明につながる可能性もあります。長い歴史を持つと同時に今後も人類にとって重要でありつづける固体の物理学に魅力を感じ、日々の研究活動を楽しんでいます。あらゆる物理的事象が応用物理学の研究対象となります。本学の応用物理学科では、数理・情報・物質・光・放射線・医療・ロボットなど多彩な分野で活躍する研究室が揃っており、数学・物理学の基礎から専門的な内容まで深く学修することができます。先進性・国際性に富んでおり、国内でも屈指の教育・研究環境が整っています。本学科で多彩な応用物理学を学び、専門性を磨き、「進取の精神」でキャリアを切り拓いていきましょう。

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  〈専門分野〉脳型コンピュータ
  表面物理学
  ナノイオニクス

  マテリアル知能を使って
  SDGsな情報処理を実現しよう

  結晶は原子が規則正しく並んでできた固体です。一部の固体では、その表面が内部とは全く異なる規則性を示します。私の卒業研究は、電子顕微鏡を用いた原子の直接観察でした。百聞は一見に如かず。電子顕微鏡で観ると、その規則性を生み出している個々の原子の並びまで確認できました。以来、原子を「観る」、「操る」と研究を進め、現在ではイオンの移動を利用した脳型コンピュータの開発に取り組んでいます。電子よりも質量の大きいイオンは、同じ電界を印加しても移動に時間がかかります。高速動作が必要な情報処理においては、動きの遅いイオンを使うことはデメリットと思われるかも知れません。しかし、動きが遅いからこそ実現できる機能もあります。例えば、平衡状態に向かう過渡的な状態を利用することで、脳型コンピュータに必要な、短期記憶と長期記憶に基づく人間の学習動作を模倣することができます。視点を変えることで、デメリットをメリットにすることもできるのです。応用物理学は、基本原理の理解に基づき、新たな挑戦を続ける学問分野です。皆さんの参画をお待ちしています。

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  〈専門分野〉冷却原子
  量子多体系
  量子コンピュータ

  光で原子を操る：量子多体系への挑戦

  量子の世界では、粒子が波のように振る舞うなど、私たちの日常の感覚とは異なる不思議な現象が現れます。本研究室では、レーザー光を用いて原子を極低温まで冷却し、そのような量子の世界を実験室の中で実現しています。原子を非常に低い温度まで冷やすと、多くの原子が「あたかも一つの大きな波」のように振る舞う、ボース・アインシュタイン凝縮体と呼ばれる特別な状態が現れます。この状態では、多数の量子が互いに影響し合う「量子多体系」の性質を詳しく調べることができます。また、冷却した原子を一つずつ並べて自在に操作することで、量子コンピューターにつながる新しい技術の研究も進めています。量子コンピューターも、多くの量子が協調して働くという意味で、量子多体系の一例といえます。一つの量子の振る舞いは量子力学によって理解できますが、多くの量子が集まると、まだ解明されていない多彩で複雑な現象が現れます。本研究室では、原子を精密に制御する実験を通して量子多体系の理解を深め、未来の量子技術の実現を目指しています。原子を自在に操り、量子の世界の謎に挑戦してみませんか。

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  応用物理学科 2年

  応用物理学科の魅力の一つは、数学の授業で厳密な理論を学ぶことができる点です。物理では現象を数式で表しこれを元に理論を展開していくことが非常に多いので、数学の基盤を強固なものにできることは強みになります。時には難しく感じることもありますが、友人と教え合いながら理解を深めていくことは大学生活の楽しみの一つです。高校生の頃は数学や物理を中心に幅広く興味があり、専攻しようと考るようになったは高校3年生の時です。私は天文や宇宙理論に興味があったため、将来は宇宙物理学に携わることを見据え応用物理学科に進学しました。応用物理学科の授業や研究の分野は多岐にわたっており、自身の好きな分野を極めることも、興味が持てるものを探りながら幅広く学ぶこともできる所もまた本学科の魅力だと考えています。

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  応用物理学科 3年

  大学受験時、バラバラだった公式が微積分によって綺麗に繋がった瞬間、私は物理の虜になりました。早稲田大学応用物理学科は、そんな学問に没頭できる環境が整っています。１・２年次で根幹となる古典物理や数学を丁寧に固め、年次を追うごとに応用へと進むため、基礎を疎かにしません。実験と理論、そして各領域の繋がりを肌で感じられる点が、この学科の大きな面白さです。将来の目標は、物理学の奥深さを次の世代へ伝承していくことです。高校生の皆さんには、ぜひ学問の中にある神秘を見つけてほしいと思います。特に物理には、宇宙の根本を探るロマンがあります。自らの興味を自ら掻き立て、堅実な努力で夢を掴み取ってください。

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  応用物理学科 4年

  高校で物理学史を学んだことが、私が物理に興味を持つきっかけでした。研究者たちが自然現象の「なぜ」を追究し、理論を築き上げていく過程に強く惹かれたことを覚えています。応用物理学科に進学した現在は、理論を理解するだけでなく、それを実際の技術へ応用できる点に、応用物理の面白さを感じています。 特に早稲田大学応用物理学科は、理論と工学の両方に触れながら進路を広く考えられる環境が特徴です。私自身、理論研究と工学応用のどちらにも関心があり、理学部と工学部のどちらに進学するか迷っていました。その中で、大学で幅広く学びながら自分のやりたい研究分野を見極めることができました。現在は多色スペクトラルCTに興味を持っており、将来は海外で医療機器の開発に携わりたいと考えています。

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  物理学及
  応用物理学専攻
  博士後期課程2年

  私は高校時代に、自然現象が数式によって記述されていくことに強く惹かれ、大学で物理学を本格的に学ぼうと決めました。早稲田大学の応用物理学科では、AIなどの工学に関わる分野から、数学理論を用い、物理現象を解析する数理物理学まで、幅広く奥深い内容を学ぶことができます。また、学生が自主的に行うセミナーなどに参加する機会が多いことも本学科の魅力の一つです。現在は数理物理学部門に所属し、自然現象や社会現象に現れる偏微分方程式について研究しています。将来は、早稲田大学で学んだ知識を生かし、自分の専門分野で成果を上げる研究者になるとともに、他分野の研究にも取り組める研究者を目指しています。やりたいことに素直に向き合い、ぜひ自分の好きなことを楽しみながら学んでほしいと思います。