Masahiro Hottaさんのツイート

2018年3月27日

『我々はどこから来たのか、我々は何者なのか、我々はどこへ行くのか』　働きながらでも家事をしながらでも、この問いかけがいつも奥底から響いてくるような、醸成された文化をもつ国家を作れたら、それは人類にとって素晴らしいことではないか。

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YOSUKE KIMURA (JBL)

@KIMURA_JBL

2時間

土星と木星の大接近 #iPhone #木星 #土星 #木星と土星

Iori Takano

@_iori_xx21

12月19日

吹雪の夜、白銀に染まったメタセコイア並木が美しかった。

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10時間

単に量子を使える「使い捨て」の人材ではなく、量子力学の深い理解から独創性のある発想を沢山繰り出せる本物の量子ネイティブの育成こそが、今必要なのですから。

10時間

「量子人材」という奇妙なワードが出ていますが、量子力学の計算ができても量子力学の本性を理解していない「量子力学ゾンビ」に物理学徒がならないように、そして量子力学を肌感覚でありながら深いレベルで理解している量子ネイティブに成れるように、育成したいと願っています。

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2019年10月7日

シュレーディンガーの猫の２つの状態を干渉させる思考実験の説明は、『量子情報と時空の物理【第２版】』（サイエンス社）の第２章にあります。専門的になっておりますが、興味のある方はご参照ください。

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ブラックホールとか、ビッグバンとか、この世界の基礎的なことを深く深く考え続けることは、人類が新しい着想を得る重要な切っ掛けにもなってきました。このような基礎物理学研究の底力を、この国でも、もっと認識されれば良いなぁと思っています。

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ブラックホールの量子力学を考え続ける中から、スピンオフとして量子メモリや量子コンピュータ等への新しいアイデアが生まれてきますし、また応用としての量子情報技術の成熟が、例えばブラックホール情報喪失問題に対して新しい視点やアイデアを与えてくれるのが、この分野の現在の世界的な状況です。

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今では量子力学の研究は多岐に渡るようになり、量子コンピュータや量子通信などの工学的な応用も活発に行われています。基礎の中の基礎としての基礎物理学であった量子力学の研究は、応用工学の最先端に躍り出ている現状です。またこの量子技術の進展は基礎物理学にも大きなフィードバックを与えます。

この世界の中の「存在」は観測者や測定機に依存した概念だった

情報理論でもある量子力学は様々なサプライズを起こします。「実在」というものも人類に再考させたりします。

この世界の中の「存在」は観測者や測定機に依存した概念だった　心に響いた物理学の見識について、記録をとどめておきたくなりました。ホッタ先生の説明はいつもわかりやすくていいですね。

togetter.com

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「なるほど。記憶消去装置にもなっているんだね、その干渉実験の装置は。」「それで、猫の立場と飼い主の立場での状況が現実に矛盾を起こすことはないのね。」「そういうことです。量子力学は、そういう情報理論なんです。」

「だから実験後に箱の中をいくら調べても、猫が実験前に生きていたか死んでいたかは絶対分からない。そういう状況ではじめて、飼い主にとっては、生きてる状態と死んでる状態の干渉縞が観測できるわけです。」

「猫と飼い主で感じてることが違うということ？」「まぁ、そういう言い方もアリですかね。」「干渉実験ですが、中の猫が生きてても死んでいても、飼い主の実験装置が猫の全ての原子分子に作用して、猫の残っていた記憶まで全て書き換えてしまう凄モノなんです。」

「量子力学は情報理論であって、波動関数は観測者毎に決まるんです。その観測者が対象系に関する知識の集まりこそが、波動関数。」「そして重ね合わせがあったのは、飼い主にとっての猫の波動関数であって、猫自身にとってのものではないことが、ポイントです。」

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「矛盾では？」「いえいえ。飼い主がその猫の今の気持ち（？）を確かめようとして観測してしまうと、それまで飼い主にとっては存在していた重ね合わせが壊れて、１つになります。飼い主にとっても、どちらか１つにその時点でなります。」「波動関数の収縮ですね？」「そう。」

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「でも猫にとっては、どちら１つなんでしょ？さっき、そう言ったじゃない。」「ええ。そうです。猫にとってはね。猫自身は、生きてるのと死んでるのが混ざってないように感じてるはずです。」

「なぜかと言うと、実際にはとても大変でやれませんが、２つの重ね合わせあることを証明できる原理的な実験はあるんです。干渉実験と言うのですが。」「生きてる状態と死んでる状態が重なることで初めて生まれる波の縞模様が観測できるんです。片方だけでは駄目なんですよ。」

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「外にいる飼い主にとっては、生きてる状態と死んでる状態の重ね合わせであることは間違いないんです。どちらか１つというわけでは、決してないんですね。」

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「だって猫の立場で考えれば、どっちかでしょ？」と聞かれたら、とても良い質問だと教えてあげましょう。「そうです。猫にとっては、どっちか１つです」「でも、外にいる飼い主にとっては、違うのですよ」「猫の立場と飼い主の立場で答えが違うのが、情報理論としての量子力学の面白い部分です。」

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『シュレーディンガーの猫』の話は、世間でも人気があります。「実際は生きてるか死んでるかのどちらかでしょ？」と言われたら、きちんと物理学徒は「違います。」と説明してあげましょう。まずは量子力学自体が情報理論の一種であり、波動関数は観測者毎に違って構わないという辺りを、皮切りにして。

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【ヒント】「量子情報と時空の物理【第2版】」（サイエンス社）のP93の第5章を参照すること。

【レポート問題】不安定な原子核が崩壊する時刻は、波動関数で計算される確率分布に従って揺らぐ。崩壊した原子核から出てくる粒子を測定機が観測する過程を考察し、観測が起こる時刻と観測過程にかかる時間を論ぜよ。

この問題もきちんと考えれば、実証科学の俎上に載らない疑似問題（不良設定問題）であることがわかるはずです。

引用ツイート

Masahiro Hotta

@hottaqu

· 12月12日

【レポート問題】標準的量子力学では、観測を行って波動関数の収縮を起こさせる観測者の存在を仮定している。この観測者は人間でないといけないのか、測定機やミクロな電子１つは観測者になれないのかが言及されていないので、標準的量子力学は不完全だという間違った主張を論破せよ。

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これらの問題は標準的な確率解釈を使う量子力学で答えられる問題です。前世紀には「観測問題がある」と言われてきた量子力学ですが、現在ではそもそも観測問題など存在しなかったということが分かっています。量子力学は現代物理学の鉄板理論です。 twitter.com/hottaqu/status

引用ツイート

Masahiro Hotta

@hottaqu

· 12月13日

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ですから、前期量子論における「電子は粒子でもあり、波でもある」と主張をする相補性の概念は、現代の量子力学の観点から言うと、とてもミスリーディングなものと言えます。

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ですから、「電子は粒子なのか波なのか」という問いは、現代の量子力学としては「粒子」が正解です。波の性質としてみなされてきた干渉効果ですが、１つの電子が辿る異なる歴史の間の干渉効果と言えます。重ね合わさる各歴史の中では、その電子は波になんかに化けていません。

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標準理論であるコペンハーゲン解釈に基づいた量子力学では、１つの電子の多数の異なる歴史が量子状態（波動関数）として線形的に重なります。干渉効果はこの異なる歴史の状態ベクトルの足し合わせ係数が起こしています。電子が波に「化けて」、水面の波のように干渉を起こしているわけではありません。

電子は、量子力学でも飽くまで粒子です。波ではありません。波の性質を持つのは、電子の運動する歴史を記述する量子状態を決める「波動関数」です。電子ではなく、波動関数の動的な振る舞いが、二重スリット実験における干渉縞を作るのです。しかし波動関数はどんな状況でも電子の実体ではありません。

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