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ミクロ

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1: 2018/04/14(土) 12:44:23.74 ID:CAP_USER
京都大学(京大)は4月11日、量子ビットの「純粋化量子もつれ(Entanglement of Purification)」と呼ばれる情報量を計算する幾何学的公式を発見したと発表した。

同成果は、京大 基礎物理学研究所の修士課程学生である梅本滉嗣氏と同 高柳匡 教授らの研究グループによるもの。詳細は英国の学術誌「Nature Physics」に掲載された。

ミクロな世界を支配する物理法則は量子論と呼ばれており、また物質のミクロな構造のなかに含まれる情報の基本単位を量子ビットと呼ぶ。そして、重力の理論と量子論を融合して、宇宙の統一理論の構築を目指す分野が超弦理論(超ひも理論)だ。

超弦理論では、D次元の反ドジッター宇宙の重力の物理法則は、D-1次元の物質の物理法則と同じである、つまりゲージ理論と重力理論を統一的に扱うことが可能であるとする「ゲージ・重力対応」という考え方が1997年に発見された結果、現在では、これら2つの物理法則が同じであるという多数の具体的な証拠が示されながらも、このゲージ重力対応の基礎的なメカニズムについては、まだよく分かっていないという。

そうした中、2006年に高柳教授ならびに笠真生 シカゴ大学 准教授(現在)が「笠-高柳公式」とも呼ばれる「ゲージ重力対応における量子もつれエントロピー(Entanglement Entropy)の面積公式」を発見。物質の量子もつれエントロピーの大きさは、反ドジッター宇宙の最小断面積と等しい、つまり、物体Aと物体Bの2つの間に共有される量子ビットの情報量(相関)は、物体に対応する宇宙の最小断面積に等しい、ということを示したことにより、近年では「重力理論における宇宙は、量子ビットの集合体と見なせる」という考え方が生み出され、世界中で研究が進められるようになっている。しかし、この公式で正しく情報量が計算できるのは、AとB以外には物体が存在しない場合に限られるという制限があった。

続きはソースで

https://news.mynavi.jp/article/20180413-616137/

図:反ドジッター宇宙の境界にAとBの空間領域をとると、AとBをつなぐトンネルを反ドジッター宇宙の内部に作ることができる (出所:京都大学Webサイト)
https://news.mynavi.jp/article/20180413-616137/images/001l.jpg
ダウンロード


引用元: 【物理】京大、ミクロな情報量を計算する幾何学的公式を発見「重力理論の宇宙は、量子ビットの集合体と見なせる」

京大、ミクロな情報量を計算する幾何学的公式を発見「重力理論の宇宙は、量子ビットの集合体と見なせる」の続きを読む

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1: 2018/03/16(金) 21:41:48.16 ID:CAP_USER
東京農工大学は、細胞の様な鋳型を用いて1/100mmスケールのミクロなゼリー球を作製し、そのゼリー球の硬さを測ることにより、ゲル化させる際の鋳型のサイズによってゼリーの硬さが大きく変化することを発見したと発表した。

同研究は、東京農工大学大学院工学研究院先端物理工学部門の柳澤実穂テニュアトラック特任准教授、大学院生の酒井淳氏、村山能宏准教授、慶應義塾大学理工学部生命情報学科の藤原慶専任講師、九州大学先導物質化学研究所の木戸秋悟教授らの研究グループによるもので、同研究成果は、3月15日付でアメリカ化学会誌「ACS Central Science」オンライン版に掲載された。

ゼラチンからなるミクロなゼリー(以下、ミクロゲル)は、食品や化粧品、医薬品など、日用品には欠かせない物となっている。それらの食感や質感、強度などの機能を強く支配する力学的性質は、ミクロゲルが分散した水溶液や大きなゲルに対してはよく知られているものの、ひとつのミクロゲルが示す力学的性質は測定が困難で、詳細な解析が渇望されていた。

続きはソースで

https://news.mynavi.jp/article/20180316-601028/images/001l.jpg
https://news.mynavi.jp/article/20180316-601028/images/002l.jpg
https://news.mynavi.jp/article/20180316-601028/
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引用元: 【化学】ゼリーは小さいほど硬くなることを発見

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1: 2018/02/13(火) 23:27:52.80 ID:CAP_USER
Google、IBM、Intel、そして Microsoftといった巨大IT企業たちが量子コンピュータの開発に熱心になっている。
それは量子コンピュータが従来のコンピュータよりも圧倒的な速度で計算を行うことができると期待されているからである。
特に最近では、さまざまな種類の"量子"コンピュータもしくは量子力学から着想を得た専用マシンが登場してきている。
しばしば、スーパーコンピュータの〜〜倍速いという言葉でそれらのマシンの性能が謳われたりすることをよく耳にする。
量子コンピュータは本当にスーパーコンピュータに勝つ事ができるのだろうか?
本稿では、量子コンピュータの速さとは何か、そして量子コンピュータが、現代のシリコン半導体技術の結晶とも言える従来型の古典コンピュータと繰り広げる戦いについて紹介したい。

〈量子コンピュータによる計算の高速化〉

量子コンピュータが計算を高速化すると期待されている理由は、最も基本的な物理法則である量子力学を最大限に利用して計算をするコンピュータだからだ。
量子力学は、半導体、レーザー、MRIなどミクロな世界の現象を利用する身近な技術の基礎にもなっている。
 私たちが普段使っているコンピュータのCPUも半導体で作られているので、その意味では量子力学が使われている。
しかし、その半導体チップ上で行われる計算は、スイッチのオン「0」とオフ「1」のどちらか一方しかとらない"ビット"を用いており、物理法則で許されるものと比べると制限されたものだといえる。
なぜなら、量子力学では「0」か「1」かが確定していない重ね合わせ状態が許されているからだ。
このような量子力学のルールを計算原理に積極的に用いて計算を高速化するマシンが量子コンピュータと呼ばれている。
計算の高速化が示されている問題としては、整理されていないデータから重ね合わせを利用して高速に目的の情報を探索するグローバー探索、古典コンピュータでは効率よく解く事ができない代表的な問題である素因数分解、そして、電子や分子など量子力学を取り込まないと計算できない化学物質・材料シミュレーションをする量子シミュレーションである。

Berry_Iこのように多数の電子の振る舞いを計算することはスーパーコンピュータでは難しく、量子コンピュータの実現により高精度で高速な計算が可能になることが期待されている。 (写真はMacquarie Universityより引用)

関連ソース画像
http://www.qmedia.jp/content/images/2018/01/Berry_I.jpg

続きはソースで

Qmedia
http://www.qmedia.jp/quantum-beat-super-computer/
ダウンロード


引用元: 【テクノロジー】量子コンピュータの挑戦: スーパーコンピュータに勝てるだろうか?[02/09]

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1: 2018/02/07(水) 03:14:49.86 ID:CAP_USER
〈ポイント〉
・これまでの長年の研究の結果から「量子速度限界」と呼ばれるミクロなスケールの運動に関する不等式の存在が知られていた。
・不確定性原理との関連から、量子力学特有の性質として長い間に渡り、ミクロなスケールでのみ成立すると信じられてきた。
・本研究成果では、同等の不等式が我々の普段目にするようなマクロなスケールでの集団現象においても普遍的に存在する不等式であることを明らかにした。

〈概要〉
 我々の身近な物理現象を記述するニュートン力学に対して、原子や分子などミクロなスケールにおいては量子力学という異なる原理が成立しています。
これは、不確定性原理と呼ばれるミクロなスケールにおいて発現する特性が量子力学の形成に関わっています。
この量子力学に従うミクロなスケールでの運動において、「量子速度限界」と呼ばれる制限が存在することが知られていました。

続きはソースで

東北大学
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2018/02/press20180206-01.html
images


引用元: 【物理学】「量子速度限界」物理法則に潜む速度限界を発見 あらゆるスケールに成立する普遍的不等式を証明[02/06]

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1: 2017/11/11(土) 02:40:25.85 ID:CAP_USER
インド、オマーン、カナダ、エジプトなどの物理学者の国際研究チームは、相対性理論と量子力学を統合する量子重力理論を実験的に検証するための新しい手法を提案している。
既存の光学技術を用いた実験観測によって、ループ量子重力理論や超ひも理論などの妥当性を検証できるようにするという。
研究論文は、「Nuclear Physics B」に掲載された。


画像:非可換的な時空構造による効果を検出するために提案されている実験セットアップ
http://news.mynavi.jp/news/2017/11/09/076/images/001.jpg


マクロな重力についての理論である一般相対性理論と、原子以下といったミクロな世界を記述する量子力学は、互いに矛盾する点があり、理論の誕生から100年ほど経った今日もいまだに統一されない状況が続いている。このため両者の統合を目指した量子重力理論の研究が続けられており、ループ量子重力理論や超ひも理論などが統一理論の有力候補とみなされている。

ループ量子重力理論は、物質にそれ以上分割できない最小単位としての素粒子があるのと同じように、
時間や空間にもそれ以上分割できない離散的な最小単位があると考えるのが特徴である。
また、超ひも理論は、物質の構成単位である素粒子が大きさのない点ではなく「振動するひも」であるとする理論だが、この場合も時空構造における長さの最小単位は「ひも」の長さということになる。

ループ量子重力理論や超ひも理論で扱う時空の最小単位は、プランクスケール程度、すなわちプランク長(10-35m程度)やプランク時間(10-44秒程度)といった極めて微小な値をとる。

続きはソースで

マイナビニュース
http://news.mynavi.jp/news/2017/11/09/076/
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引用元: 【物理学】既存の光学技術で量子重力理論を検証する方法を提案

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1: 2017/10/15(日) 01:36:41.33 ID:CAP_USER
2017.10.12 THU 16:00
世界初、分子を組み立てられる「分子ロボット」:英大学が開発に成功

マンチェスター大学の研究者チームが世界で始めて、微細なアームで新しい分子を組み立てられる「分子ロボット」を作り出した。医学分野から産業分野まで幅広い応用が期待されているという、そのミクロなロボットの潜在能力とは。

イギリスのマンチェスター大学で開発されたロボットは本当に小さい。150の炭素、水素、酸素、窒素の原子からなり、ロボットアームを形成し、溶液のなかで分子を組み立てるといった単純な作業を、世界で初めて実現したのだ。

これは「分子ロボット」と呼ばれている。専門家たちによると、遠くない未来、医療分野や産業分野において化学プロセスを最適化するために用いられるようになるかもしれない。

1ミリメートルの100万分の1というサイズの小ささを理解するには、こう説明したほうがいいだろう。この分子ロボットが1兆個も集まって、ようやく塩1粒の大きさになるのだ。

このミクロなマシーンの実現をもたらしたプロセスは、レゴブロックでロボットを作ることとそれほど異なるわけではない。ただ、組み立てが化学的なのだ。そして、分子ロボットをプログラミングして機能させるために用いられる原則も、また化学的なものである。

「用いられるプロセスは、単純な化学元素から薬剤やプラスチック素材をつくるために科学者たちが用いるものと同じです」と、『Nature』で発表された研究の責任者、デヴィッド・リーは説明する。「一度ナノロボットが形成されたら、これは化学的なインプットを通じて科学者により制御されます。これはロボットに何をいつするかを伝える信号で、まさにコンピューターのプログラムと同じです」

続きはソースで

▽引用元:WIRED 2017.10.12 THU 16:00
https://wired.jp/2017/10/12/molecule-robot/

▽関連
Nature 549, 374?378 (21 September 2017) doi:10.1038/nature23677
Received 22 May 2017 Accepted 27 July 2017 Published online 20 September 2017
Stereodivergent synthesis with a programmable molecular machine
http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/abs/nature23677.html

THE UNIVERSITY OF MANCHESTER
20 September 2017
Scientists create world’s first ‘molecular robot’ capable of building molecules
http://www.manchester.ac.uk/discover/news/scientists-create-worlds-first-molecular-robot-capable-of-building-molecules/
http://content.presspage.com/uploads/1369/1920_molecularrobot-resize2.jpg
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引用元: 【ナノテクノロジー】世界初、分子を組み立てられる「分子ロボット」開発に成功/英マンチェスター大学

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