【量子力学】ミクロとマクロが合致 - 量子もつれの分布は熱力学で決まると判明 東京大学［04/25］
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東京大学(東大)は4月24日、量子力学的に状態が特定された状態(量子純粋状態)が平衡状態として落ち着いているとき、
量子もつれの分布が、熱力学によって完全に決定されることを明らかにしたと発表した。
同成果は今後、冷却原子形やイオントラップ系における量子情報量の測定実験の解析に役立つことが期待されるという。
同成果は、東大物性研究所、東大国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構の研究グループによるもの。
詳細は、「Nature Communications」オンライン版に掲載された。
量子力学と熱力学との理論的な対応関係は、20世紀初頭から研究されてきた。
特に近年においては、熱源と完全に切り離された量子純粋状態を用いた熱力学の構築は、
理論的な興味はもちろんのこと、冷却原子を使った実験との対応からも、重要な課題となっている。
このような、ミクロな世界(量子力学)とマクロな世界(熱力学)の対応の研究に重要になるのが、量子もつれだ。
量子もつれとは、空間的に離れた2つの量子状態が互いに影響し合う現象のこと。
量子純粋状態が平衡状態へと落ち着く過程をコップの水で例えると、
水分子同士の衝突により量子もつれが次々と作られ、この量子もつれによって状態は平衡状態へと変化していく、
というように表現できる。しかし、平衡状態の中では大量の量子もつれが複雑に絡み合っているため、
一体どの程度の量の量子もつれが生じているのかを判断することは出来なかった。
そうした状況を受けて研究グループは、
熱平衡状態を表すような量子純粋状態における量子もつれの空間分布を研究。
量子純粋状態にある系を空間的に2つに分けた時に、
その領域間に存在する量子もつれの量がどのような性質を持つかを調査した。
研究グループはまず、熱力学系との厳密な対応が確立されている量子純粋状態に基づき、
量子もつれの量の空間分布を表す一般的な関数を導出。
また同じ関数が、孤立量子系の非平衡定常状態や
量子系のエネルギー固有状態といったさまざまな量子純粋状態の量子もつれの空間分布に対して共通してよく当てはまることを確認した。
これによって、熱力学系と対応した量子純粋状態における量子もつれの量が、
系の詳細によらない普遍的な性質を持つことが示された。
同成果に関して研究グループは、「量子純粋状態からの熱力学の構築にとって必要不可欠な、
孤立系における量子もつれの理解を深めるもの」、
「今回見出された普遍的性質を用いることで、
冷却原子系やイオントラップ系といった外界から孤立した量子系の実験データから、
その量子系の量子もつれを高精度に解析することが可能になることが期待される」などと説明している。
関連リンク
「Nature Communications」オンライン版
https://www.nature.com/ncomms/
図：量子もつれの空間分布のグラフ。物質をAとBの２つに分けた時に、
AとBの間にどのくらいの量子もつれが生じているかを縦軸に、物質A の長さを横軸にプロットしてある
https://news.mynavi.jp/article/20180425-621463/images/001.jpg
マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180425-621463/ 量子もつれは光速限界とは無関係な通信を可能にするのか？
一般的な常識というか感覚が通用しないクオンタムワールド。
やはり神様はサイコロを振ってるんだな。 >>2
↑
うっわああああ
これが実質学歴中卒（しかも成績は最悪）の実力か
凄まじいな… 相関が実際にあったかどうかは後からせいぜい光速止まりの別の通信手段で確認しないと結局確認は取れない >>3
自分の知っているちっぽけな世界が全てでは無いだけのこと 量子のもつれはビッグバンの時に分かれたもう一つの次元の反対に飛びだした物質
可視でありながら完全に真逆の振る舞いなので、光など関係なく
平行しているもう一つの世界 熱力学は相対論以前に成立したいわば古典的物理学だが、
熱力学と言う古い分野と量子力学と言う新しい分野とが量子もつれと言う現代物理の最先端の問題において、
奇しくも一致点を見せたという事がこの件の特筆すべきところであろう。 ミクロの状態をマクロな数式で記述できたわけだな。
こういう作業が必要なんだよね。
まあいわば見えないものの見える化だね。 ポアンカレ予想を解いたペレルマンも、熱力学を応用して解いた的な事を
テレビで解説していたような 熱って原子の運動の量。
物理法則ってのは情報やエネルギーの運動法則。
時間って物理法則の経過量。
であるなら、絶対零度って何も物理的な変化が起きないから時間が止まってると言ってよいの？ 三角関係とか 不倫とかの
もつれを 解決するのに役立つだろ ＞量子純粋状態が平衡状態へと落ち着く過程をコップの水で例えると、
＞水分子同士の衝突により量子もつれが次々と作られ、この量子もつれによって状態は平衡状態へと変化していく、
破綻している説明やな
結合する主な理由は、分子の結合が不安定だから結合するんだよ
完成した分子なら、水と油だよ
基礎が分らないと自己中な解釈で誤魔化す 研究者の給料って安いだろ
もう少し自分を高く売ることにも関心を持てよ
後進がなくなるぞ これって前にニュースになった量子力学に熱力学第二法則を導入した奴の進化系？
この調子でミクロ世界では時間が逆流するって言ってる奴らコテンパンに論破して欲しいわ。
時間はミクロだろうがマクロだろうが逆流しない。 量子力学の基礎論の最近の発展は著しい
日本のグループの寄与も大きい
東大の沙川氏にはノーベル賞を受賞してもらいたいものだ >>24
論破も何も観測されてないからその辺の噂話と変わらん マテマテ！
やはり神はサイコロを降らない
ってコトかよ >>2
どこでもドアっつーか人にも使えるワープの基礎理論になる >>2
SMの緊縛！
逮捕捕縛術^ ^
縄師になれそう？ >>17
猫は観測者と入れ替わり、
観測者が死ぬのだよ！
猫は餌、マッシグラー！ この前ドヤ顔で量子もつれは一種のワームホールなのだと言ったけどすでに言い古されてた考えだった >>12
統計力学って例えばニュートン力学なんかよりも堅牢というか強靭というか、
なんでか崩れない。フェルミディラック統計とボースアインシュタイン統計を
導入したが、それ以外は全然綻びがない。驚異的 おい、Nat Comm かよ！
Nature本誌のeditorが物理学は判らない、ってのは本当だったんだな。 詳しいことは分からんが、
業績少ない人向けに無理やり論文テーマした感じで
ここから発展しない印象 熱い水だと100個の量子もつれ量
冷たい水だと10個の量子もつれ量
これが普遍的だと分かったわけだな 量子のもつれ状態が消えると痴情のもつれも解決しそうな気がする。 >>30
それかなり凄いことじゃん
天才の考えることは凡人には分からん そもそも、
＞この量子もつれによって状態は平衡状態へと変化していく、
この理屈がわからん。 >>49
確かに。。。
もつれるのに平衡とはこれいかに
男女のもつれで下半身が鉄腕ダッシュしてしまうなら意味わかるか゛ なんだか分からんゴチャゴチャしたものが別の
方法で整理したらキッチリ収まったって感じか
こりゃ気持ちのいい研究成果だ >>1
これはあれか
分子原子も星々も丸から影響し合うという岡野玲子理論の実証か 難しく書かないで、小学生にも理解できるように頼むわ。 
量子系にもEEがあるからね 微分と積分が合致、当たり前じゃないのか。
微視的な世界と宇宙的巨視的世界とが
矛盾したら神の創造した此の世は生物が
住めない。
秩序とは負のエントロピーを大きくすること。
無秩序・混沌とは正のエントロピー増大。 >>58
ネゲントロピーという考え？最近は流行ってないよ 何時ぞやの、量子力学から熱力学を導出するって論文の発展研究かな？ 超弦理論が良い例だが、現代物理学はマシン語を逆アセンブル解析しているようなもので、
システムの全体像を把握する方向には向かっていない。そこに大きな落とし穴がある。 ヨガテレポートはヨガファイアを応用したものってことか >>2
馬鹿が言う典型的自己紹介セリフだと認識した方が良いよ
何故か？はイチイチ虫頭に説明はしない・・・徒労だから >>61
我々もその機械語で動いているわけで、システムの全体を把握することなんて無理なんじゃね？
x86で動くプログラム自身が、CPUの物理的動作原理を解析できないようなもので。 なるほど、要するに量子もつれも何らかのエネルギーが介在しとるゆうことやな。
俺の睨んでた通りやわ。 >>1
えっと、まぁ…
明日遅刻する予定の言い訳として
「量子もつれが原因で〜」というのが使えるという事でいいな？ ってことはミクロな世界でも時間を逆行しようとするとマクスウェルの悪魔が必要になるんかね
またタイムマシンが遠のくな >>18
時間が流れてるのに変化がないから止まってると言えるんだろ？ 絶対零度の中に放電したら普通に放電すると思うので
時間が止まってるとは言えないな
引力も効いてるし 出会い系チャットで知り合った核子と会ってみたら、それは人妻援助交際相手の陽子だった。
↓
もつれない
隣家の嫁・陽子と寝てる現場を妻の光子に押さえられた
↓
熱力学とともにもつれる 量子もつれも主流か
事前に確率分布を知ることが出来れば、超光速通信できるな
過去に情報を送れるかどうか 絶対零度って、温度あるんだろ？
ブラックホールの底だって原子動けないハズなのに放熱してるし
超弦理論の弦が動いてるっていうのが今の理論的に現象を表すものになってるじゃん
絶対零度だって同じじゃないの？ どうして京大や東大とかエリート大学は
難解な問題ばかり関わるのは何故じゃ。 熱は観測しなくても感じちゃう だめーん なるほどな 量子もつれ、およびそのエントロピーの理解が
次世代物理の展開の鍵を握るようだ
量子重力、量子コンピューティング、量子通信
、それから低温凝縮系物理
そのうち、時空や宇宙の成り立ちにも登場して
くる
これぞ21世紀の物理っぽい >>7
量子もつれの影響ノイズに法則を見いだせたら通信に使えるって聞いたことあるけど、ないんかなあ。
1億回もやれば違いでないかね
実験結果を公開してくれたら、みんなで探せそうだけど >>84
量子量を一個だけ動くような環境にしたら、良いわけだろ？ >>71
スーパーサイア人になる方法が謎だったが、怒りの熱エネルギー法則と一致した…。 MBSラジオで金曜日、コンちゃんに山本量子さんが出てるから聴いてあげてな >>1
>詳細は、「Nature Communications」オンライン版に掲載された。
解散 >>13
すげー！評価するよ！俺大ファンでCD持ってたよ！ >>90
俺は九十年代に研究室にいただけだから、ネイチャーすげーとしかならないのだが、オンライン版だと違うのか？あとこの中身はさっぱりわからんが、かなりキャッチー内容じゃ無いの？ >>93
Nature 本誌は物理学の掲載はかなり少なくて、医学生物学と比べてかなり冷遇されてる
その代わり、今は Nat Physics があるので、そちらでの掲載が主。
上級者にとっちゃ、Nat Communications は滑り止めなのかね。
IF自体は Physical Reviewより上だけどなぁ >>93
natureの姉妹雑誌の一つ
お前みたいなカスがnatureと勘違いして持ち上げることを狙ったゴミ雑誌
だいたい総合雑誌自体IF詐欺みたいなもん
実際に読めばレベルの低さが分かるよ >>95
掲載誌だけで解散だの言ってる奴が言っても説得力皆無だぞ 鼻から出たてで体温が乗った鼻くそと、机にこすりつけ、温度が下がった固形化した鼻くそがあるとした場合、いくら指で弾いても指から離れないのがもつれ状態ってことでok？ natureつってもオボボのが載るくらいやからね
もちろん東スポや日刊ヒュンダイやトカナやムーと違ってまともなのはわかるけど natureつってもオボボのが載るくらいやからね
もちろん東スポや日刊ヒュンダイやトカナやムーと違ってきちんとしてんのはわかるけど しかしオボボのアレってなんでのったんだろ
権威ある人が名前つらねてたからか？？？？ >>97
確かに論文全体の評価と個々の論文の評価は別にすべきだな
>>1の論文がクソなのは掲載雑誌がクソなだけでなく実際の実験系で検証がないこと
大それた実験装置やサンプルは必要あるまい
それに
>また同じ関数が、孤立量子系の非平衡定常状態や
量子系のエネルギー固有状態といったさまざまな量子純粋状態の量子もつれの空間分布に対して共通してよく当てはまることを確認した。
こんな曖昧な表現で納得するヤツは理系じゃない
理系なら定量性の重要度を理解してるはず >>102
いや冷却原子系みたいに高度に制御された実験系が必要だからそんな手軽にできるものじゃないよ
その思い込みは別としても「実験がないからクソ」なんて誰でも言えることだし
挙げ句非専門家向けに書かれるプレスリリースと論文とが区別できてないようだし
結局叩きたいだけだよね >>103
流石にイオントラップごときで大それた装置とは言えんだろ
冷却系といっても液体ヘリウム程度だし
こうどなじっけん
ってのがこの程度を指すというなら問題は>>1の内容ではなく私と君との言葉の定義に過ぎんな イオントラップとか液体ヘリウムとか言ってみたりしてるけど微妙にずれたこと言ってるし物理わかってなさそう いつまでかわからないけど全文読める。
"Universality in volume-law entanglement of scrambled pure quantum states"
https://www.nature.com/articles/s41467-018-03883-9
物理学会の会員でもこの価値を評定できるくらい
わかる人の割合はたぶんあまり高くはないかと。
いわんや非物理屋においてをや
直接わかる人がどんどん減ってるのは自然科学のどの分野にも共通の
課題で何十年も前からどうしようか皆考えてる。これだという解決法は
見出されていない。 >>94
あーそうなの。生物化学の研究室だったから、偶然ネイチャーに載っただけで自慢の嵐だったよ >>95
そんなんネイチャーだって話題優先やん。俺レベルをカスと呼ばないで（╹◡╹） >>102
地方大学ってまじ金ないんだぜ。鳥取大学の水産の先生は自腹で東京の学会に来てたよ。
俺はこの内容がさっぱり分からんから実験設備が必要なのかは知らんが、お金ない中で視点を工夫して成果を出してるところを叩くのはちょっと…てかそんなこと言ったら昔の数学科は金なんかいらんけどな。 ヒント
理論物理学では東大からノーベル賞受賞者は出ていない。
実験物理学だけ >>104
液体ヘリウムって無知丸出しだな
イキったB1か？ >>112
シーレンに憧れるいきった奴の何万人かに一人がカミオカンデとか作るわけで、いきった奴も多様性としては必要なのさ。 個別の量子もつれの例と熱力学から導きだした関数が、存在しているであろうマクロな系の量子もつれ分布に一致するハズ！って言っているのかな。
論文の書き方の流れをハックしているように見える。
論者の脳内というミクロレベルでは量子論的挙動によって時間が逆行したのかな？
つうか準備電位の暴走やろ。 熱力学と量子力学がつながるって話だろ。
熱力のブラウン運動云々のさらに先に量子力学があるってことなんだろ？
機械屋のオッサンに煽らないように教えておくれよ。連休中だしさ。優しく頼むよ。 >>116
ブラウン運動と熱ッテ関係あるの？
…そらあるか…
…使えるかも… >>118
有るよね…なんかで熱が加わると運動が激しくなるって… 「コップ」のくだり、例えになってねえぞｗ
記者、ぜんぜんわからないまま書いてるだろｗｗｗ >>120
記者の仕事は事実を知って解説することではなくて、一般人がなんとなくわかった風になることで、そのプライドをくすぐること。 専門でないから忘れたが
量子学の黎明期に熱力学でどうにか説明できないかと
研究を始めた人がいたな Aという粒子の集団とBという粒子の集団があってA同士では相互作用するし、
B同士でも相互作用をするが、AとBの間では相互作用が無い場合に、
Aの集団とBの集団を混ぜて容器に入れてやったと考えたら、
Aの集団の温度T _Aと、Bの集団の温度T_Bは異なることが許されるんだろうな。 >>125
ちなみに容器はAとBと相互作用するの？
ちなみに容器がAとBと相互作用しない場合容器として機能しないことになるが 量子「もつれ」ではないが
科学朝日1992年Mayのp35に、ブラウン運動の理論が量子力学と密接な関係にあることをシュレーディンガーは・・・
などという話が書いてあったがこの手の話かな? >>128
ブラウン運動の理論・確率過程論で量子力学を基礎付けて説明しようとするのはNelsonとか保江さんとか何人かが研究して御当人らによるモノグラフ本も何冊か出てるよね 微小重力下でよくよく調べたらエクスポーネンシャルで記述されていたものが実は乗数で記述できるとか
ああいうのを量子論に当てはめたのかな
issで日本が真っ先にやったのがそういう実験らしいね
無重力実験でマランゴニ対流の解明が進んでいる、という事なのかな エントロピーっていまいちわかんないんだよなぁ。
でもホログラフィック宇宙論とかエントロピック重力理論とかには、なんと言うかルールの隙をついた的な感じがしてワクワクする。 東大のカブリ数物連携宇宙研究機の研究成果を初めて見たわ エントロピー増大の法則に従うって言っているんだけど、わかっているのかな？
量子もつれの状態も例外なく、量子エンタングルの複数のもつれ方も例外なく
従うんだよ。
量子計算の原理も中でそういうことが発生しているってことになる。 そもそも量子コンピュータが何故に神の領域というか、とんでもない計算速度が
だせる原理もしらない記者が量子量子連呼するから 量子モデルすげーとかわけわらない
話ネタでマインドコントロールされるやつがでてくる。
手順型で順序計算をすべて省く、そして記憶装置との入出力が一切行われない、
量子力学の物理法則さまには時間という概念がない、つまり時間そのものを否定した
回路になる、簡単にいえば計算時間が極小さいのではなく、ＺＥＲＯ＝０、完全な０時間で
計算できる、量子回路が速度とか言うのは量子部分ではなく因果関係で生じる回路
それは相対性理論に従う時間を含む部分、つまり信号伝達遅延部分のことだ、
伝達に遅延が起きる、量子もつれが突然死して失敗するなどを回避する為に計算時間が
０ではなくなるってことだ。
熱の影響をうけるので絶対０度でないと熱ノイズによって量子もつれの突然死を防ぎにくいとかいう
問題やら電磁波やら宇宙線、太陽風の影響を受けてしまうとか、どうやっても
民生品のそれで使える類ではないのは明らかだろう。 >量子力学の物理法則さまには時間という概念がない
あるが
量子ビットの操作には相互作用の逆数程度の時間がかかる 本当に長々と嘘ばかり書くのはどういう料簡なんだろう。
何のメリットがあるんだ。 いや量子もつれはエントロピー増大に従っていないんだよ 解析技術ができたよ
て話だろう
預言じゃない
何かが、理解できるようになった
という話だ >>3
しない
量子テレポーテーションを利用した通信でも
情報の伝達速度は光速以下になる 量子ビット保存則みたいな話だよ
エントロピーの話をみんなしたがるから
もつれに至るまではエントロピーは増大
もつれ自体はエントロピーは発散しない
無限遠まで届くから マクロで量子力学が成立しないと、量子コンピュータの規模を大きくする＝マクロ化する
は成立しないんだよな。
量子テレポートが原子1個で成立するから、人間も量子テレポートでできる夢と希望 ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
