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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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適時、返信・改定をします。

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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

・本サイトへのお問い合わせを通じて得た、お名前、
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。

・Google などの第三者配信事業者が Cookie を使用して、ユーザー殿が
そのウェブサイトや他のウェブサイトに過去にアクセス
した際の情報に基づいて広告を配信します。

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そのサイトや他のサイトにアクセスした際の情報に基き、
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・本サイトは上記Cookieを使用した広告配信を想定し、
ユーザーは使用端末の設定に従って広告配信を
制限・無効化出来るものとしています。

・ユーザーは本ブログの情報で不利益があっても
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。

・本ブログ内の情報は議論の対象となるものが含まれています。
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、
無断での転載を慎みます。このポリシーに反して
意図せず著作権や肖像権を侵害してしまった
場合は事実に対して速やかに対処します。

最後に連絡先と返信までの想定期間

 

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返信期間は大よそ営業日を想定していますが
時間がかかりそうな場合は一報します。

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2023/07/18_初回投稿
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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2023/07/15‗初稿投稿

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共鳴現象(音叉や2つのコイル)とエンタングルメントの比較
7/12改訂

共鳴とエンタングルメント

先ず何より、本件は思い付きの域を出ないかもしれません。ご了承下さい。
共鳴現象とエンタングルメントを比較します。

剛体共鳴電磁気共鳴エンタングルメント
事例波紋電磁場Qudit
介在物媒質電磁場環境のセッティング

こうした比較は現象理解をしていくうえで大事になる時があります。
エンタングルメントは電磁場とは明らかに異なります。
一瞬にして情報が伝わるのです。

音叉の共鳴の原理

剛体同士の共鳴として音叉の共鳴状態を考えます。この時は
音波Aが振動して別の所にある音叉Bも振動を始めます。
介在するのは二つの音叉の間にある空間で空気の振動が振動を伝えます。

大事なポイントは音叉の機器と空間の相性です。
より高い音の方が空気中を伝わりやすく、
別の音叉に影響を与えます。

電磁共鳴の原理

電磁共鳴の例として二つのコイルが共鳴している
状態を考えます。例えば近年ではワイヤレス給電
を考えたりしていますね。

具体的なモデルを考えていくと
電力供給側の装置にあるコイルが磁界を作り、
電力を受ける装置内のコイルが磁界を受け
電力を受ける装置内で電力を発生する仕組みです。

考えているモデルではエネルギー供給側の装置と
エネルギー受領側の装置は空間的に離れていて
電磁場を使って電力の情報が伝わります。
エーテル問題が論じられていたように
電磁場の伝搬には媒質は全く必要なく
真空中であっても電磁場は伝わっていきます。
電磁場の理論形成において何との対応があった
事実はとても有益だったと言えますね。

エンタングルメントの原理

エンタングルメントの例として二つの量子ビットQUBITを考えます。

何より明記したいポイント

エンタングルメント検出には統計情報が大事だという点です。
比較表の中では環境のセッティングと書きましたが
「幾つかの量子系が観測にかかる設定」
がエンタングルメントを作ります。

本稿での主題の一つは共鳴との比較ですが共鳴現象では
媒質が役割を果たすのに対してエンタングルメントでは
適切な環境であれば、観測が行われた時点で
遠隔地での情報が確定します。
量子テレポーテーションという言葉でも議論されています。

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2023/07/10_初稿投稿
2023/07/28_改定投稿

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角運動量演算子に対しての復習【昇降演算子|量子コンピューターで使う2順位系の為に】

角運動量の歴史と発展

歴史として力学全体の歴史は古代ギリシャの Aristotle
に遡ります。その後、ケプラーが「角度」を物理量として
明確に角運動を取り入れた後、
ニュートン力学が成立しています。
それ以降の発展の中で個別原子の軌道角運動量、スピン角運動量
が成立していくのです。

現在では量子コンピューターの基幹技術として
角運動量が量子ビットとして機能する事が判明したので
デバイスの中で有効に活用が可能となってきている
のです。特に読み出しを考え続けている現場の
技術者達はスピンの意義を考えながら
日々観測を続けています。

そして、
精度を上げて量子コンピューターでの計算時間を延ばすのです。

厳密な数学的定義

最近、私は基本的定義を何度も見返しています。
量子コンピューターで角運動量を考える時に
少しでも具体的にイメージしたくて計算してるのです。

たとえば、EMANさんのサイトでは事細かに
角運動量の計算を明示してくれています。

そうしたサイトを見ていると自分自身も同様に
自分のサイトの中で数学の表現をしていきたく
なりますが実の所は今、Texの学習中です。
LX,LYなどと書きながら夫々の文字の上にハット
をかぶせてあげたり、全体を分数の上に置いたり
根号の入れたりする数学的記載が使いたくなってきました。
(「自分語り」で失礼しました。頑張ります。)

形式がもたらす効果

形式的に完成されている角運動量の演算出来るように、
昇降演算子に準じて量子計算機での操作がされていきます。

量子回路上で操作をする為に、外の回路から指示を与えます。

そして、量子回路内での誤差を含んで計算がなされます。
この超並列計算は量子の効果そのものであって、
量子計算機独自の新しいアルゴリズムが動く事を可能とします。 

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最近全て返事が出来ていませんが
全て読んでいます。
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2023/05/15_初稿投稿

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AIがライティング【Catchy】
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【書評】「アインシュタイン回顧録」|アルバート・アインシュタイン著渡辺正訳


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1946年、67歳になったアインシュタインが
自分の人生・研究を振り返り纏め直している内容です。

和訳の刊行が「ちくま学芸文庫」から2022年なので
デジタルでの復元画などを取り入れていて印象も新しく
非常に読み応えのある一冊となっています。

科学哲学・科学史を踏まえてアインシュタインなりの
一貫した思考形式を披露してくれています。

たとえば、1711年生まれの英国人D・ヒュームが
因果律を経験による論理の切り離しを説いている
のに対してドイツのカントはあらゆる思考に対して
前提概念群があるとしていますが、それに対して
アインシュタインは全ての概念を「約束事」である
と考えて、どういった理論も、どれほど多くの
適用現象を含めることが出来るか
に過ぎないとしています。

とくにアインシュタインは19世紀を跨ぐ時点での
物理学の概観を示し、ガリレオとニュートンのコンビと
ファラデーとマクスウェルのコンビを比較しています。
言語化・数式化されないレベルで実験計画を進める
実行力(推進力)がガリレオやファラデーにはあるのです。
そして、
①力の起源が明確ではない点と②慣性質量と重力質量が
理論の中で明確な役割を果たしていない点に対して
疑問を投げかけ力学体系を電磁場での「場の理論」
で考えていく必要性を考え抜くのです。

アインシュタインは何とかして、
近接作用と質点の力学をつなごうとします。

 特に、エルンストマッハやローレンツの
果たした大きな役割にまで言及して20世紀初頭の
科学史上での大きな発展への道筋を立てています。

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2023/05/14‗初稿投稿
2023/05/28‗原稿改訂

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【トピック】超伝導コプレーナ型伝送線路5/6改訂(量子コンピューターの基礎技術|人口原子と電磁波の相互作用)

こんにちはコウジです。

超伝導コプレーナーの原稿を改訂します。

改定点は用語の深堀です。ご覧ください。

そして各人考えてみて下さい。

【以下原稿です】

超伝導コプレーナ型伝送線路

今日の私は少し考えすぎてます。
本ブログを書いて少しリセット。
以前に見たYouTubeでコプレイナーのライン(回路?)と
ミアンダのライン(回路?)を懸案にしていて
別論文で又出てきて困っていたのです。
本稿は何度も加筆します。量子コンピュータ関連の技術ですが、
ざっくり話がまとまらない状態ですので。
投稿日にはお味噌汁を飲むつもりのタイミングで
インスタントコーヒーを味噌汁茶碗にいれいて
自分でびっくりしていました。はぁ。あほや。

考えているのは2010 年にNECチームが発表していた研究です。

コプレイナー型の回路は量子ビットと結合できる回路です。
コプレイナー型送波路自体が超伝導体で作られていて
超電導体の量子ビットと結合します。加えて
共鳴する役割を持ちます。

「1 次元導波路としての超伝導コプレーナ型伝送線路に

結合した量子ビットが,その共鳴周波数において

導波路上のマイクロ波微小信号を完全反射する。」

超伝導量子ビット研究の進展と応用(中村)/ 総合報告
より引用(太字部|以下同様)】

新しい私の知見として超伝導体で信号が伝わると

(情報の)伝送線路に超伝導独特の現象が生じるのです。

人口原子と電磁波の相互作用

光子との反射関係が大事です。

「1 次元導波路は伝搬モー ドの電磁波を扱うのに

最適な舞台である.量子ビットあるいは 量子ビットが

結合した共振器を導波路の終端に接続すると, 

マイクロ波の単一光子生成が可能になる.」

数メートルクラスになるチャンバー内での超電導状態と

そこから室温の操作部へと伸びていく導線を想像して下さい。

ここで重要なのは「単一」光子が生成されるという部分でしょう。

結果として次の2つの状態が観測にかかります。位相反転です。

(|+>=|0>+|1>、⇒|ー>=|0>ー|1>

つまり位相反転で入射モード中での光子の存在を観測します。

NICTのレポートなどを見て人口原子と電磁波の相互作用を学んでます。

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