量子力学に「観測問題」は存在しない｜Masahiro Hotta
前世紀には観測問題を論じる人が多かったのですが、標準的な量子力学にはそのような観測問題はなかったことが現在では分かっております。例えば以下のように理解されています。 （１）波動関数の収縮について: 量子力学は情報理論の一種であり、波動関数は古典力学の粒子のような実在ではなく、情報の集まりに過ぎません。測定によって対象系の知識が増えることで、対象系の物理量の確率分布の集まりである波動関数も更新されるのが波動関数の収縮です。 「系を観測をすると、その波動関数（または状態ベクトル）は収縮し、その変化はシュレディンガー方程式に従わない」と聞いて、前世紀の「観測問題」に目覚めてしまって、「波動関数とは？収縮とは？」と懊悩してしまっている物理学徒は、まず箱の中の古典的なサイコロの目の確率を考察してみて下さい。 各目の出る確率は1/6で、一様分布でしたが、箱をとってサイコロを観測して3の目が出ていれば、
アインシュタイン、相対性理論を忘れる
『量子革命』より ボーアは愕然とし、アインシュタインは微笑んだ。 ボーアはそれまでの三年間、アインシュタインが一九二七年十月のソルヴェイ会議で提案した想像上の実験を、何度も繰り返し吟味していた。いずれも量子力学には矛盾があることを示すためにデザインされていたが、ボーアは、どの場合にもアインシュタインの分析に欠陥を見つけた。しかしボーアはその勝利に安んじることなく、自分の解釈に何か弱点はありはしないかと、自分でもスリット、シャッター、時計などを使った思考実験を考えてみたが、それでも弱点は見つからなかった。だが、ボーアが考え出した思考実験のなかには、第六回ソルヴェイ会議の開かれているブリュッセルで、たった今アインシュタインが説明したような、シンプルで独創的なものはひとつもなかった。 第六回会議は「物質の磁気的性質」をテーマとして、一九三〇年十月二十日から六日間にわたり開催された。会議の組み立て
【解説追加しました(10/5)】2022年ノーベル物理学賞は，ベルの不等式の破れを実証し量子情報科学を開拓した量子もつれ光子の実験の業績により，アラン・アスペ博士（パリ・サクレー大学及びエコール・ポリテクニーク、フランス），ジョン・F・クラウザー博士（アメリカ），アントン・ツァイリンガー博士（ウィーン大学，オーストリア）の三氏が受賞。
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光の運動量を0にすると二重スリット実験で「しま模様」が消えると判明 - ナゾロジー
地球に住む私たちは、太陽が発する光エネルギーの恩恵を受けています。 植物が光合成をしたり太陽光パネルで発電できるのは、光エネルギーを利用しているからです。 そして光のエネルギーが消費されれば、光は消えてしまいます。 一方、光はエネルギーだけでなく運動量も持っていることが知られています。 そのためソーラーセイルのような光から運動量を受け取って徐々に加速していくシステムも考案されています。 ではこの光の運動量を0にしたら何が起こるのでしょうか？ 米国ハーバード大学（Harvard University）で行われた研究によれば、光を全く屈折しない材料に入れると、運動量が0になり、存在確率が材料内部全体に拡散して、どこにあるか全く不明になる、とのこと。 また運動量が0になった光を二重スリット実験に使用すると、理論上、光の波長が無限になって「しま模様」がなくなってしまうことが示されました。 運動量が
「意識」が量子効果で生じることを示す実験結果が発表される - ナゾロジー
意識は量子効果で形成されているのかもしれません。 カナダのアルバータ大学（University of Alberta）とアメリカのプリストン大学（Princeton University）で行われた研究によれば、ヒトの意識は量子的な効果で発生しているという量子意識仮説を支持する発見あった、とのこと。 量子意識仮説はブラックホールの存在を示した業績で2020年にノーベル物理学賞を受賞したロジャーペンローズ博士らによって提唱されており、脳科学と量子論を融合した野心的な理論となっています。 かつてはブラックホールの存在と同じく「荒唐無稽」であるとみなされていましたが、新たな研究では量子意識仮説を裏付けるような実験的な結果が得られました。 ヒトの意識は本当に量子効果で形成されているのでしょうか？ 研究内容の詳細は2022年4月18日に開催された『Science of Conciousness』会議
量子コンピュータで時間を巻き戻したって本当ですか？
回答: 専門外ですが、少しググってみました。 おそらく、 Arrow of time and its reversal on the IBM quantum computer が一番詳しく書かれているように思います。 残念ながら内容は理解出来ませんでした。(^-^; たとえ話では、ビリヤードの例で示されていましたが、余計に分かりにくいものでした。バラバラになったビリヤードの玉が元に戻ったというものです。 実際は、下記の図の左のように収束していた波束が広がるが、それを右側のように元に戻したという話のようです。ただし１００％戻したのではなく、８５％まで戻ったようです。 この世の...
観測問題って何？
“観測問題”について 知っておかなくてもいい いくつかのこと 沙川 貴大（東大物工） 2021年4月23日 まず • 標準的な量子論の枠組みは、任意の実験状況において、操作的に、 曖昧さの余地なく、必要な計算が全て出来るように作られていま す[1,2]。 • これは量子測定のプロセスについても例外ではありません。射影仮説と呼ばれる ものは、仮説ではなく、確立した実験事実です。 • より一般に、誤差のある量子測定を扱う理論も確立しています [1,3]。このような 量子測定理論は、いわゆる”観測問題”とは異なり、最先端の量子技術を理解する うえでも欠かせない重要な物理の話です。 • すなわち、任意の実験状況を物理の問題として考えるうえで、”解 釈”や”観測問題”はirrelevantです。気にする必要はありません。 • それでいい、という人は、この先を読む必要はありません。 かわりにNiels
蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述
理化学研究所（理研）数理創造プログラムの横倉祐貴上級研究員らの共同研究チームは、量子力学[1]と一般相対性理論[2]を用いて、蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述しました。 本研究成果は、ブラックホールの正体に迫るものであり、遠い未来、情報[1]を蓄えるデバイスとしてブラックホールを活用する「ブラックホール工学」の基礎理論になると期待できます。 近年の観測により、ブラックホールの周辺のことについては徐々に分かってきましたが、その内部については、極めて強い重力によって信号が外にほとんど出てこられないため、何も分かっていません。また、ブラックホールは「ホーキング輻射[3]」によって蒸発することが理論的に示されており、内部にあった物質の持つ情報が蒸発後にどうなってしまうのかは、現代物理学における大きな未解決問題の一つです。 今回、共同研究チームは、ブラックホールの形成段階から蒸発の効果を直
シュレーディンガーの猫、救われる
シュレーディンガーの猫、救われる2019.06.13 22:0062,048 Ryan F. Mandelbaum - Gizmodo US ［原文］ （ satomi ） 猫が死んでかわいそう、と思ってたみなさまにグッドニュース。 ｢粒子は予測不可能に振る舞う｣というのは量子力学の基礎原理ですが、人工原子を使った実験で、そんなに単純な話でもないことがわかりました。量子ジャンプという原子の振る舞いはバッチリ予測が可能で、ジャンプを元に戻すことさえできたのです！ これは物理学、ひいては量子力学に依存する量子コンピュータが次段階にジャンプする世紀の大発見かもしれません。論文をまとめたIBMトーマス・J・ワトソン研究所のZlatko Minev研究員も、｢量子力学に新たな可能性が示されたかたちだ｣とGizmodoに語ってくれましたよ。 シュレーディンガーの猫とは量子力学は、最小単位の原子の特性は
見られていると絶縁体が安定化する －観測による量子多体状態の制御技術を確立－
富田隆文 理学研究科博士課程学生、高橋義朗 同教授、段下一平 基礎物理学研究所助教らの研究グループは、レーザー光を組み合わせて作る光格子に極低温の原子気体（レーザー冷却、蒸発冷却などを施し、真空容器中の気体を絶対温度でナノケルビンの温度にまで液化・固化させることなく冷却させたもの）を導入し、周囲の環境との相互作用によるエネルギーや粒子の出入り（以下、散逸）が量子相転移（圧力や磁場などを変化させた際に量子力学的なゆらぎにより物質の状態が異なる状態へと変わること）に与える影響を観測することに、世界で初めて成功しました。 本研究成果は、2017年12月23日午前4時に米国の科学誌「Science Advances」に掲載されました。 極低温原子気体を用いた量子シミュレーションは21世紀に始まった比較的新しい研究方法で、いまなお大きな発展の可能性を秘めています。今回の研究でシミュレートした開放量子
正確な時計に影響を受け、周囲の時計が不正確になることを解明 - ウィーン大
ウィーン大学とオーストリア科学アカデミーは、量子力学の対象となるミクロの世界において、ある時計の時刻を正確にすることによって、周囲の時計がその影響を受け、不正確になる効果があることを解明した。これは量子力学と一般相対性理論から導かれる根本的な効果であり、時間測定の物理的限界を示すものであるという。研究論文は、「米国科学アカデミー紀要（PNAS）」に掲載された。 この図のように、一般相対性理論では、空間のどのポイントでも他から影響を受けずに正確に時刻を測れる理想的な時計を考えることができる。しかし、量子力学も考慮に入れた場合、隣り合う時計同士は互いに独立ではなく、干渉しあって時間が不正確になる(出所：ウィーン大学) 日常的な世界では、時計によって周囲の時空が変化したり、ある時計が近くの時計に影響を及ぼしたりするといったことはないと考えられている。また、複数の時計を使えば、近接している複数の場
ウィーン大学、量子もつれ効果で猫を撮影
量子もつれ効果を利用して撮影された猫(の輪郭にエッチングしたシリコンパネル)の映像：(Copyright: Patricia Enigl, IQOQI) ウィーン大学の研究グループは8月27日、量子もつれ効果を利用して被写体に一度も当たっていない光子を使い、猫の像を映し出すことに成功した。 実験を行ったのはウィーン大学量子科学研究センターのツァイリンガー(Zeilinger)氏が指導するグループ。量子もつれ効果(エンタングルメント)によって作られた粒子対はたとえどんなに離れていても相互に影響を及ぼす相関状態となり、量子暗号通信などの基本となっている。 実験は、レーザー光を分割するビームスプリッター(ハーフミラー)と波長を変換する非線形結晶を組み合わせたもので、被写体からの光(実際にはビームの間に入れた切り抜きのシルエット)が撮像素子には届いていないにもかかわらず、量子もつれ効果による作用で
乱雑さを決める時間の対称性を発見－100年前の物理と数学の融合が築くミクロとマクロの架け橋－
佐々真一 理学研究科教授、横倉祐貴 理化学研究所基礎科学特別研究員との共同研究チームは、物質を構成する粒子の「乱雑さ」を決める時間の対称性を発見しました。 本研究は、米国の科学雑誌「Physical Review Letters」（4月8日号）に掲載され、Editors’ suggestionに選ばれました。 「乱雑さ」と「対称性」は、物理学の基本的な概念です。 しかし、これらは性格が全く異なっており、両者の関係 など想像もしませんでした。今回、偶然にも、両者が結 びつくことになり、二人の著者自身が驚いています。この 結果を踏まえて、発見された対称性をより深く理解し、 ブラックホールや時間の矢の問題に対して、新しい研究 方法を提供したいです。 概要 「乱雑さ」は、「エントロピー」と呼ばれる量によって表わされます。エントロピーはマクロな物質の性質をつかさどる量として19世紀中頃に見い出され、
量子もつれが時空を形成する仕組みを解明～重力を含む究極の統一理論への新しい視点～ | Kavli IPMU-カブリ数物連携宇宙研究機構
大栗 博司 Kavli IPMU 主任研究員 １．発表者 大栗 博司（おおぐり ひろし） 東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構 主任研究員 ２．発表のポイント 重力の基礎となる時空が、さらに根本的な理論の「量子もつれ」から生まれる仕組みを具体的な計算を用いて解明した。 物理学者と数学者の連携により得られた成果であり、一般相対性理論と量子力学の理論を統一する究極の統一理論の構築に大きく貢献することが期待される。 成果の重要性等が評価され、アメリカ物理学会の発行するフィジカル・レビュー・レター誌（Physical Review Letters）の注目論文（Editors’ Suggestion）に選ばれた。 ３．発表概要 東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU）の大栗博司主任研究員とカリフォルニア工科大学数学者のマチルダ・マルコリ教授と大学院生らの
量子情報処理の研究へ大きく貢献！2個のフォノンの量子干渉観測に成功
・世界で初めて、物質の振動を表す基本粒子：フォノン2個における量子干渉の観測に成功 ・イオントラップ中に局在した個別のフォノンを発生する技術を用いて観測 ・フォノンが光子と共通の性質を持つことを確認 ・量子コンピューター、量子シミュレーション等の量子情報処理技術への応用に期待 大阪大学大学院基礎工学研究科の占部伸二名誉教授および豊田健二助教らの研究グループは、電荷を持つ粒子を空間的に閉じ込める装置：イオントラップ 中の極低温状態の2個のカルシウムイオンを用いて、物質の振動を表す粒子：フォノン 2個の量子的な干渉を、意図したタイミングで観測することに成功しました。2個の粒子を用いた量子干渉はこれまで、2個の光子、2個の原子などを用いた実験が報告されてきましたが、フォノンを用いて観測されたのは世界で初めてのことです。イオントラップは量子コンピューター等の量子情報処理 を物理的に実現する一つの有
3次元時空の量子重力理論の厳密計算に成功
・宇宙の成り立ちを理解するための鍵となる理論：3次元量子重力理論の厳密計算に世界で初めて成功 ・従来の近似手法では厳密な計算は困難があったが、近似を一切用いずに、新たな手法での厳密計算を完了 ・宇宙のはじまり、ブラックホールの解明に必要な量子重力理論の理解を切り開く一つのステップとなる成果 飯塚則裕（大阪大学大学院理学研究科助教）は、田中章詞（研究開始時大阪大学大学院生、現在は理化学研究所基礎特別研究員）、寺嶋靖治（京都大学基礎物理学研究所助教）との共同研究により、宇宙定数が負の場合、3次元（空間2、時間1次元）の量子重力理論（現代物理学の2大柱：量子力学とアインシュタインの一般相対性理論 を統一した理論）の厳密な計算をある等価性の下で行うことに世界で初めて成功しました。 量子力学は、電子のような小さな粒子が運動する経路を計算する方法です。量子力学の基本原理である「経路積分」は、従来の方法
量子もつれが時空を形成する仕組みを解明 | 科学で未来を考えよう。サイエンスウェブマガジン「オープンサイエンス」日本語版
Kavli IPMUの大栗博司主任研究員とカリフォルニア工科大学数学者のマチルダ・マルコリ教授と大学院生らの物理学者と数学者からなる研究グループは、双方の分野の連携により、一般相対性理論から導き出される重力の基礎となる時空が、さらに根本的な理論の「量子もつれ」から生まれる仕組みを具体的な計算を用いて解明しました。東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU）の大栗博司主任研究員とカリフォルニア工科大学数学者のマチルダ・マルコリ教授と大学院生らの物理学者と数学者からなる研究グループは、双方の分野の連携により、一般相対性理論から導き出される重力の基礎となる時空が、さらに根本的な理論の「量子もつれ」から生まれる仕組みを具体的な計算を用いて解明しました。本研究成果は、一般相対性理論と量子力学を統一する究極の統一理論の構築に大きく貢献するものです。本成果の重要性とともに論文
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量子力学と相対性理論が統合できていない理由を、中学生レベルで教えていただけないでしょうか？
予言から80年以上実在が証明できなかった“幻の粒子”「マヨラナ粒子」が発見 ～より安定動作する「トポロジカル量子コンピュータ」の実現につながる一歩 - PC Watch
http://www1.doshisha.ac.jp/~bukka/Index/bukka3_4_web/pc3/pc3_index.html