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日本での量子コンピューターの実現へ向け新会社設立【分子研が中心‗冷却原子方式採用】

次世代の高速計算機を商用化へ

国内のメーカーと国の研究機関が2024年度に新会社を立ち上げます。新会社が成功するためには、大事な事が思い浮かびますね。

まず、産業連携と協力:

他の企業や研究機関との連携が重要です。共同研究やパートナーシップを通じて、幅広い視点からの知見を取り入れること大事です。

そして、市場調査と需要予測:

顧客のニーズを正確に把握し、市場調査を行い、将来の需要を予測することが重要です。これにより、製品やサービスの開発において競争力を維持できます。

最後に、人材の確保と育成:

高度な技術を持った人材を確保し、彼らのスキルを磨くための継続的な教育プログラムを提供することが成功の鍵となります。アイディア出しの段階とは別に産業塾生の為に大事な時期があると考え、産業成長の為に尽力する人員が必要です。

日本の特技とプレーヤー

会社としてプレーヤーとして名乗りを上げているのは富士通、日立製作所、NEC、浜松フォトニクス、スタートアップのblueqatやグルーヴノーツが参加する予定です。

国の研究機関としては自然科学研究機構・分子科学研究所(分子研・愛知県岡崎市)が中心となり新会社を設立する模様です。こうした事業で想定される予算の流れを考えると出資比率に伴い、国から各社に補助金がつく形となる事でしょう。詳細は今後決めていくようです。また他機関としての日本投資銀行も参画します。

超伝導方式と冷却原子方式

今回の量子素子(従来コンピューターでのビットに相当)を実現する
ハードウェアは「冷却原子方式」と呼ばれる新しいタイプです。

理化学研や米IBMが超伝導方式(今のスタンダード)を採用
しているのに対して、新団体の方式は絶対零度近くに冷やした
ルビジウム電子を使います。

「原子1個1個を高精度で捕捉できる「光ピンセット」と呼ぶ技術の発達」

を使っている所がポイントです。
従来方式より技術的なメリットが出てきます。

夫々の方式で計算時のエラー対策や素子の集積化など課題
はありますが冷却原子方式の方が超伝導方式に比べて
素子の安定性が高く集積化にも有利ではないかと言われています。

【分子科学研・大森氏のコメント】

開発の課題

全体的な目論みとしては日本独自の将来の国際競争力を確保する目論見
がありそうです。2024年2月の時点での大きな進展として、新方式での
計算原理で大事になってくる「操作」に関わる時間を大幅に短縮しました。
分子研の大森賢治教授らが独自のレーザー技術で基本操作を10ナノ秒以下の
短時間で実現しています。
(原理的には2022年に英国の雑誌に発表しています)

また、
競合としてハーバード大学とその関係者(クエラ・コンピューティング)
が居て日米での競争となっています。

最後に
著者は急速に発展する量子コンピューターと
AIの技術進展が同時期に起きている事情に鑑み
この二者が関連しているのではないかという視点
を込めて今後の考察を進めていきます。
「何となく」
って感覚も大事ですよね。

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2024/03/06_初回投稿

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物質同士が真空で引き合う?!3/1改訂【狭い空間でのカシミール効果とその検証】

こんにちはコウジです!
「カシミール効果」の原稿を改定します。
今回の主たる改定はAI情報の再考です。また、

初見の人が検索結果を見て記事内容が分かり易いように再推敲します。

SNSは戦略的に使っていきます。そして記述に誤解を生む表現がないかを
チェックし続けてます。ご意見・関連投稿は歓迎します。

カシミール効果の検証

先ず本稿は2024年1月7日の記事からの情報で起草しています。近接した2つの物体が量子力学的な効果で引き合うという現象です。

電磁力でもなく万有引力でもない力でマクロなスケールの物体が引かれ合う現象は不可思議だと言えますが、正に量子的な効果だと言えます。

蘭ヘンドリク・カシミール

そもそも、こうした現象は理論的に予言されていました!!オランダのヘンドリックカシミールが真空中で生じると1948年に予想していたのです。

量子力学的に考えて、板の内側の狭い空間(数十nm)での真空状態を考えた時に板の内側での波動関数が外側と異なる筈なのです。結果として板同士が引き合う力が生じます。板の内側の波動関数の方が外側よりも秩序を持っているからだとも言えますね。エネルギーに相当する振動(波)を観測する作業となります。

ゆらぎの効果と制御

カシミール効果の検証は困難でしたが技術の進展に伴い、最近観測されるようになりました。1997年に実験で確かめられています。(参考:京都大学での測定

産業ではトヨタ中研でロードベアリングでの応用を考えているそうです。またMEMS(超微小電気機械システム)への応用が検討されています。江崎ダイオードを実用化したように独自の技術が期待できますね。

名大での2012年の実験

そもそも「ゆらぎの」現象が顕著となる設定は不確定性原理を十分に考察する必要があります。

その不確定性原理を覆す観測が2012年に名古屋大学で報告されています。

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2024/02/18_ 初稿投稿
2024/03/01_改訂投稿

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物質同士が真空で引き合う?!【狭い空間でのカシミール効果とその検証】

カシミール効果の検証

先ず本稿は2024年1月7日の記事からの情報で起草しています。近接した2つの物体が量子力学的な効果で引き合うという現象です。

電磁力でもなく万有引力でもない力でマクロなスケールの物体が引かれ合う現象は不可思議だと言えますが、正に量子的な効果だと言えます。

蘭ヘンドリク・カシミール

そもそも、こうした現象は理論的に予言されていました!!オランダのヘンドリックカシミールが真空中で生じると1948年に予想していたのです。

量子力学的に考えて、板の内側の狭い空間(数十nm)での真空状態を考えた時に板の内側での波動関数が外側と異なる筈なのです。結果として板同士が引き合う力が生じます。板の内側の波動関数の方が外側よりも秩序を持っているからだとも言えますね。エネルギーに相当する振動(波)を観測する作業となります。

ゆらぎの効果と制御

カシミール効果の検証は困難でしたが技術の進展に伴い、最近観測されるようになりました。1997年に実験で確かめられています。(参考:京都大学での測定

産業ではトヨタ中研でロードベアリングでの応用を考えているそうです。またMEMS(超微小電気機械システム)への応用が検討されています。江崎ダイオードを実用化したように独自の技術が期待できますね。

名大での2012年の実験

そもそも「ゆらぎの」現象が顕著となる設定は不確定性原理を十分に考察する必要があります。

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2024/02/18_ 初稿投稿
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AIでの考察(参考‗以下8行)
【量子力学において、物体が近接している状況では、電磁力や重力といった古典的な力だけでなく、】
【量子効果によっても相互作用が起こります。これは「量子力学的な引力」と呼ばれることがあります。】
【具体的な例としては、カスミール効果が挙げられます。これは、2つの平行な平板が非常に近接していると、】
【真空中における零点振動により、これらの平板が引き合う現象です。カスミール効果は量子場論の一部であり、】
【真空中の量子フラクトゥエーションによって引き起こされるものです。】
【このような量子的な引力効果は、通常の重力や電磁気力とは異なる特性を持ち、微小な距離や】
【微小なスケールでの相互作用に関与します。これは古典的な物理学の範疇を超えるものであり、】
【近年ではナノテクノロジーや微小な物体の挙動の理解において重要な要素となっています。】

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あけましておめでとうございます。今年も宜しくお願い致します。【本ブログの方向性】

年が明けて目出たいですね。

皆様あけましておめでとうございます。今年もどうぞよろしくお願いします。

個人的には昨年度は色々と新しいことがありましたが、なにより

AIとの出会いがとても意義深かったです。

これからもAIを中心にネット活動を続け、理想を具現化します。

本ブログの今後(方向性)

なにより本ブログは私のネット生活のきっかけとなったブログで

これからも大事にしていきたいと考えています。

少なくとも、年に7人程度の物理学(数学)者を掘り起こし

主にリライトをしながら個別記事を洗練・充実させていく

方向で今後も続けていきたいと思います。

どうぞ宜しくお願い致します。

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2024/01/01_初版投稿

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AIでの考察(参考)

 

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ドラマまとめ【物理ネタでもしっかりしたドラマがあるって知ってました?】

ドラマでも物理を追いかけよう

本稿を起こしている気持ちとしては逃避の側面があります。

研究や会社員の世界にどっぷりハマった日常生活から
「抜け出したい!!」という切なる願いがありました。

それでも、
普段の生活に戻った時に落差が大きいのは嫌なので
今回の原稿に繋がっています。さらっと楽しんでください。

海外ドラマは新鮮!!

まず、現地でのタイトルは「Einstein]!!をご紹介します。

アインシュタイン天才科学者の殺人捜査

(以下、後日追記します)

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2023/10/29‗初稿投稿
2023/12-30‗改訂投稿

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【お勧めの海外ドラマ‗2015年ドイツ制作】アインシュタイン天才科学者の殺人捜査

アインシュタインの犯罪捜査

昨日、アマゾンで御嫁が見ていて

面白かったので私もこれから見続けます。

何と言ってもスピード感が秀逸!!

初回は2015年放送、シリーズ化は2017年です。

 

 

テレビドラマの「相棒」でも

仲間内での会話がブラックだったりして

言葉遊びでワクワクする瞬間があります。

そんな感じで会話もテンポよく進みます。

舞台はドイツ語圏が多い。

 

主人公自体はルール大学の教授で

違法薬物の前科で逮捕されると刑務所行きの人。

そんな人がアインシュタインの子孫なのです。

まぁ無茶無茶な設定で痛快??

 

作中でもドラック使ったりして

教育的には良くない気もしますが

エンターテイメントとして楽しめばよいでしょう。


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2023/10/29_初稿投稿

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大森賢治氏が冷却原子方式に挑む【超電導の実現へ向けて新しい方式を提案】

東大

はじめに

本稿は2023年9月13日の日経新聞に掲載された記事を骨子として、
著者であるコウジ独自の関心に従い追記した内容となっています。

量子コンピュータの実現へ

量子コンピューターの実現に向けて 各国が独自の技術を競い合う中で、
単一原子 に着目した 原子冷却方式と呼ばれる 方式に
日本の技術者が挑戦しています。アメリカの学会で
成果を発表したところ 反響著ししく、
新たな成果が期待されています。

米ロードアイランド州のサルベレジーナ大学で
開かれた量子制限に関する研究会で、
日本人の大森賢司さんが議長を務めました。

この合同研究かは 90年以上の歴史を持ち
特にジョン・マスティース米カリフォルニア 大学教授 ら
著名な学者が参加していることで有名です。

今回160人の規模で会議が開かれています
大森さんらが手がける冷却原子方式の量子コンピューターは
実用化で先行する超電導方式、光方式に続く
第3の量子コンピューターと呼ばれています。

マティニス教授も絶賛

昨年8月に 大森教授らが開発した 研究成果を マティニス教授は
主に評価しています。 計算速度を上げるためにゲート操作時の
原子間の距離を十分に近づける事が必要なのに対して
超高速のパルスレーザーを照射するという
独自の方式で実現した結果です。

操作スピードは従来方式に比べ2桁早くなり
Google が超電動方式で2020年に発表した記録を
しのいでいます。

どこにメリットがあるか

第1のメリットとしては現在主流となってる超伝導方式の
量子コンピューターと異なり冷却器が不要という点です。
装置が必要で稼動できるということが大きな特徴です。
新しい方式では大規模化が難しく好ましい量子状態が
長時間維持できるという所が大きな特徴です。

また大規模化が容易で量子状態を長時間維持できる
特徴があります。ただし計算する時の冷凍操作に
時間がかかることが大きな問題点でした。

卓越したアイディア

2010年頃に大森教授が各界で評価を受けた内容は「通常のコンピューターのように電荷で情報を担う」のではなくて波動関数が情報の担い手として活躍する仕組みです!!

超高速の分子コンピューターと呼ばれます。分子にアト秒間隔で2つのレーザーパルスを与え反応を見ます。1アト秒とは100京分の1秒、一秒間に地球を7周半の距離を進む光がやっと0.3 nm 進めるくらいの非常に短い時間です。その感覚で情報を与える仕組みが波動関数に影響を与えます。

その他の量子コンピュータ

前日した光学方式は技術として先行しており研究成果が多数あります。
また理科学研究所で導入しているような量子ビット方式のコンピューターは
マイナス百ケルビン以下に冷却する必要があり 計算組織を
適切な状態に維持することはとても難しいです。

また計算時間の 十分な 確保も大きな課題です。

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2023/09/13‗初稿投稿

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摩擦の物理の再考【揺動散逸定理とか熱雑音とかデコヒーレンスとか】

摩擦の歴史

摩擦の歴史は古いです。古代から続くモデルとして
熱さの発生と凹凸のある表面での摩擦面での微小な
部分の変形を考えていったのです。その後、
ニュートンによる力の定式化や、熱力学での
熱とエネルギーの相互の定式化が進み
一定の定式化と応用がされていきました。

揺動散逸定理

アインシュタインが1905年の革新的な
論文ラッシュの中でブラウン運動を定式化
していき静止した液体中での粒子の不規則な
運動が摩擦として働く運動を定式化しました。
具体的には
D を粒子の拡散係数、μ を移動度とした時の関係を
しめします。ここでのμは外力F に対する粒子の終端ドリフト速度 vd
 の比 μ = vd/F として表現されています。この時、

D = μkT となります。

熱雑音

アインシュタインより少し後の時代、
情報理論でナイキストの定理として知られている
法則を確立したナイキストが自由電子の不規則な運動
に対して熱がどう関わるかを定式化しました。
電流が無い場合に自由電子が雑音として作用して
静電圧に対して、その二乗平均電圧 ⟨V 2⟩ が考察できます。
更に電気抵抗 R 、と上記のボルツマン定数、温度との関係として

<V^2> = 4R KBTΔV

デコヒーレンス

量子的エンタングルメントを実現している状態が
壊れていく様子も今後議論されていくと思われます。

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2023/07/23_初回投稿

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サイトポリシー【位置づけと今後の記事の方向性を考察します。また、物理学の理解をより明確にします】

きっかけとブログの志向

サイトポリシーを定めとよう、と考えた始めは
「質量」に対しての再考がきっかけです。
MKS単位系を学校教育の中で学んでいった筆者が
大学・大学院と学び続ける中で時間、距離、
電荷、質量、誘電率、密度、と様々な概念を
理解していく中で知識が再構築されていき
もう一度考えてみたくなったのが「質量」なのです。

自分の娘を抱きしめている時を思い出し、
電子であれ、二体問題の重心であれ、存在を実感
しながら理解を確かめられるパラメターが質量だと考えます。

強い力・弱い力、電磁力がニュートン【N】で表されて
1キログラムに対して。どんな割合で考察できるかを
基本として理解します。きっと、
色んな予備知識を持った読者諸氏と共通の認識で
文章を作り、読んで頂ければ共通認識が確認出来るでしょう。

私のブログは議論の為の場であるべきだと考えています。
それだから「知っているよ!」という知識だけではなく
多様な最新の知識を含めて情報拡充していきます。

ブログの立場と想定読者

このブログでは20世紀初頭における科学史の発展に焦点を当てていますが、個別の発展、成果を追いかけられる事を目指していますいます。その流れで原論文を読みこなす読者も念頭に置いていますし、ざっくりとした話の流れだけでも分かれば良い読者も想定しています。

筆者が関心のある物理学の分野

特に近年、筆者は量子コンピュータに大きな関心を持っています。コプレイナーを始めとして様々な関連技術が興味深いです。先に明言しましたが物理的実態として質量を私は重視しています。それだからスピンであれ磁場であれパラメターを生み出すハードウェア関心の焦点を置きます。

今現在の関心事はQUBIT同士のもつれ合いが中心です。

その他、一般的な注意事項

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メールアドレス、年齢、住所などの個人情報は厳密に管理し
いかなる理由があっても第三者に明かしません。

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本ブログは責任を負いません。無論、全てに対して責任放棄する訳ではありません。議論に対しては誠意対応致します。

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不本意ながら間違った発言も含まれるものとします。
その際も改善に向け議論し続けます。

・画像・文章に対しては著作権を認め、
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意図せず著作権や肖像権を侵害してしまった
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2023/08/05_改定投稿

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【TOPIC】これまでの高温超伝導体は乱れていたことが判明しました(モット絶縁体相極近傍での現象)

発見のメンバー

東京大学 物性研の黒川 氏、近藤 師、
+東京理科大の磯野氏、常盤師

の研究グループが今回の発表での主要メンバーです。
長年の常識と違う角度で「問題を深堀していこう」
という研究成果となります。

柏にある物性研究所で思いついたのですが、
理科大は野田にキャンパスがありますね。

今回の発表とは全く関係ありませんが、近い!!
偶然でしょうが。

そういえば本郷と後楽園も近い!!
偶然でしょうが。

そうして考えていくと御茶ノ水女子大も
将来的に絡んできそうですね。

どうでも良いですが。。。

発見の意義

さて、今回の発表での対象となる物質は
「銅酸化物」です。

酸化銅に微量のイットリウムや
ビスマス系の化合物を加えて

結晶構造が特徴的となる点に
「現象の理由」があるのではないか

と思っていました。

なにより転移温度が比較的高い高温超伝導体の
メカニズムが
数十年来の実験の
焦点となっていたと思われます。

どうして転移温度が高温(それでも氷点下です)
となるのか

メカニズムが説明できていませんでした。

超電導現象自体はBCS理論を使って理路整然と
説明が出来ていて転移温度が説明できて
ボーズ凝縮とのクロスオーバーが論じられます。

所が「ゆらぎ」に関する理論は明快に
取り入れられていなかった

と言えるのではないでしょうか。

発見のポイント

注目すべきは銅酸化物高温超伝導体におけるモット絶縁体相の極近傍での現象です。

東大物性研のホームページによると【以下、太字部が引用】
電荷が微少かつ均一に分布する乱れの無い
極めて綺麗な結晶面を見出し、その電荷の振る舞いを解明した。

モット絶縁体に注入される電荷が限りなく微少
であっても長寿命の粒子が生成され、自由に動き回れる

本来。キャリアが無い状態で反強磁性モット絶縁体である
銅酸化物高温超電導体においてCuO2面の状態を「均一(なめらか)」
にしていく事でエネルギーギャップの問題を解決していき
電荷が自由に動き回れる」状態を実現しています。

今後の展開

今回の発表の意義は
「銅酸化物高温超伝導体での電子相図を綺麗にしていく事」だと言えます。

今までの電子相関図が「乱れたも」ものだと考えなおすことで
問題を解決していこうという試みです。実際に今まで蓄積された
知見の数々を実証していく事で研究が進んでいく事が期待されます。

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