物質が原子から構成されているように、光も、最小のエネルギーの固まりである「光子」から出来ています。太陽からの光やレーザー光など、通常の私達がよく目にする光は、それらの光を構成する「光子」がばらばらの状態、より正確には互いに相関のない状態です。一方、「量子もつれ光」は、それを構成する光子が互いに相関をもち、従来の光とは大きく異なる性質を持ちます。この講演ではできる限り分かりやすく、量子もつれ光の原理とその量子センシングへの応用についてご紹介します。

赤外分光・センシングはFTIRの発明によって、物質、材料評価の標準的な方法として、広く普及してきた。しかし、そこで使われている光源、検出器技術は20年以上変化しておらず、微量物分析や顕微分光の発展のためには、高輝度な光源や高速、高感度な検出器の開発が望まれている。最近、赤外線の光を可視域に変換する（上方変換）ことで、感度の制限となっていた背景黒体輻射に打ち勝とうとする試みが世界的に行われている。本講演では、赤外検出器の現状と感度の基礎を述べた後、上方変換の世界的な研究開発の状況を概観し、Q-LEAPプロジェクトで進めている上方変換技術の現状について報告する。

超伝導ナノワイヤ単一光子検出器（SSPD）は、通信波長帯（1550 nm）で90％を超えるシステム検出効率、100カウント/秒以下の暗計数率、20-40 MHzの最大計数率、50 ps以下のジッタという優れた性能を持ち、量子情報通信分野を中心に利用が進んでいる。これまでSSPDの研究開発は、検出対象の光波長として可視~近赤外が中心であったが、我々は検出波長をさらに長波長側に拡大し、中赤外域でフォトンカウンティングが可能なSSPDの研究開発に取り組んでいる。本講演では、中赤外域SSPDについて最新の研究開発状況を紹介する。

光共振器を用いたレーザー吸収分光法の一種であるキャビティーリングダウン分光（CRDS）は、極めて高感度な手法として知られている。多くの分子で強い吸収線が存在する中赤外領域の光源とCRDSを組み合わせることで少量な試料に対しても高い定量性を有する分子分析手法となる。講演では、これまでに行ってきた放射性炭素同位体（¹⁴C）を含むCO₂をpptレベルで分析する装置の開発と薬物動態分析などへの応用、また今後の展望について紹介する。

フーリエ変換型赤外分光光度計（FTIR）は、干渉を用いた高感度な赤外領域の分光分析装置として、短時間で簡便に測定できる利点から幅広く普及している。1回のスキャン（干渉計の作動）で広い領域のスペクトル情報が得られ、この利点を活かし、試料の反応追跡、時間変化などを解析することができる。また、高感度検出器を用いることで、数秒で終了する高速の反応追跡も可能となる。さらにFTIRの明るい光学系と高感度検出器などを組み合わせ、赤外顕微鏡による微小領域測定に活用されている。これらのアプリケーションを中心に紹介する。