東京大学(東大)は5月29日、量子制御の基本モデルとして知られる、量子二準位系における障壁の制御速度と量子トンネル確率を結びつける「ランダウ・ツェナー(LZ)モデル」に、幾何学的な“ねじれ”効果を取り入れた新しい「ねじれランダウ・ツェナー(TLZ)モデル」を実証することに成功したことを発表した。
また、精密にプログラムしたマイクロ波パルスによってダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心の電子スピンを制御することでTLZモデルを固体中で実現し、平均95.5%という高確率で量子トンネル効果を実現できると証明したことも併せて発表した。
マクロの世界では、たとえばボールを壁に向かって投げても、通り抜けてしまうようなことは起きない。しかし量子力学の世界では、物体は一定の確率で障壁を通り抜けることが可能で、それは「量子トンネル効果」と呼ばれる。この障壁の高さを時間的に変化させた時に、量子トンネル効果の確率がどのようになるのかという問題を扱うために提案されたのがLZモデルだ。
同モデルでは、もともとの障壁の高さが大きければ大きいほど、障壁を変化させる速度がゆっくりであればあるほど、物体(量子状態)の量子トンネル確率が指数関数的に小さくなる。つまり、量子状態を思い通りに制御したい場合、意図しない状態へ量子トンネルしないように、障壁の高さ(駆動場)をゆっくりと変化させることが必要となるという。これは「断熱制御」と呼ばれ、現在の量子コンピュータでも必須となる考え方だ。
そして、LZモデルを拡張することによって、量子トンネル確率を幾何学的に調整できることを示したのがTLZモデルである。さらに最近になって、量子物質の性質を制御する手法として同モデルが理論的に再検討され、ねじれ効果、つまり駆動場を時間に対して放物線的に変化させる幾何学的効果を取り入れた改良モデルが提案された。
この新しいTLZモデルでは、幾何学的効果のため、あたかも障壁の高さが変化したような状況が起こる。その結果、量子トンネル確率が駆動場の向きに依存することが予言された。さらには、駆動場の速度を調整することによって、量子トンネル確率が100%という完全トンネルを実現できることも予言されたのである。
そこで研究チームは今回、ダイヤモンド中の単一のNV中心の電子スピンを量子二準位系として利用し、この幾何学的効果の実証に成功したとしている。
研究チームは、マイクロ波パルスを調整することによって駆動場における幾何学的効果を制御し、量子トンネル確率を精密に測定。その結果、予言されていた駆動場の向きに依存する量子トンネル確率を実験によって検出することができたとする。制御する方向によって量子トンネル確率の振る舞い方が異なることは、これまでのLZモデルでは生じえない新しい現象だとする。
また、駆動場の速度やねじれによって量子トンネル確率を自在に制御できることも明らかにされた。特に、さまざまな駆動場において完全トンネルを詳しく調べ、平均95.5%という高い確率で量子トンネル効果が実現された。
通常、量子的な状態は確率的な振る舞いをするため、思い通りに制御することは困難だが、工夫次第で100%に近い確率で状態を制御できるという事実は重要だという。さらに今回の実験を通して、理論で調べられていた範囲よりもずっと広い条件で、幾何学的効果が大きな役割を果たすことも確認された。
研究チームは今回の研究成果について、さまざまなエネルギースケールの量子系で普遍的に生じるダイナミクスの理解やその制御方法を提示し、量子コンピュータ、固体中のキャリア制御、核磁気共鳴など、量子制御分野の今後の研究に幅広く貢献する可能性があるとしている。
https://i.imgur.com/epwVN1T.jpg
【速報】東大、量子トンネル効果を平均95%以上の高確率で実現できることを証明
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1それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:12:06.28ID:nenzqAmJ02それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:12:18.81ID:nenzqAmJ0 うおおおおおおおおおお
3それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:12:32.43ID:nenzqAmJ0 🤗
4それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:12:45.79ID:nenzqAmJ0 壁をすり抜ける🤗
5それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:12:57.64ID:nenzqAmJ0 勝った
勝った
勝った
6それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:13:20.14ID:B8UR26bFa あー、ツェナーね。まっ、ようやくそこまでは来てくれたってとこかナｗ
2023/06/02(金) 02:13:23.12ID:rEUYyEsw0
童貞卒業できるってこと？☹
8それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:13:55.85ID:nenzqAmJ0 ぐぇ
9それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:13:56.25ID:rwxBVbaY0 障壁をすり抜けるとかありえんやろ
10それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:14:21.35ID:u9ng93qR0 幾何学、なるようにしかならない
11それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:14:27.06ID:qzqxfPb1M なるほどな俺も実現できると思ってたは
12それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:15:04.51ID:lO4kMCt0d ほーん
つまりそういうことね
理解したわ
つまりそういうことね
理解したわ
13それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:15:07.42ID:nenzqAmJ0 🤗
2023/06/02(金) 02:15:32.92ID:s/Ieg++w0
こんな長い文章読めない😡
15それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:15:38.64ID:nenzqAmJ0 確率も操れる🤗
16それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:16:04.72ID:zlwEsar20 あーそういうことね
17それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:16:06.04ID:xuwcNdqs0 長いから読めんけどエラー５％って使い物にならんレベルやろ
18それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:16:21.97ID:TIn43vj60 なんG民の95%以上が理解できない模様
19それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:16:28.47ID:6l17O1aS0 ふ～ん、やるじゃん
20それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:16:37.96ID:bxyYIden0 今まで実現できんかったん？
2023/06/02(金) 02:16:55.43ID:CNZQBhV40
あーなるほど直接遷移ね
やりますねぇ
やりますねぇ
22それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:17:15.03ID:vtVjzWaZ0 なるほどね完璧に理解したわ
23それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:17:27.24ID:0xRPM8vKp あ～はいはいワイも前から思ってたんだよねぇねじれがいいんじゃないかってね～
24それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:17:39.40ID:/ZEaQNb20 俺もトンネル通る時いつもこれ考えてたわ
25それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:18:05.10ID:pQBS6d1B0 神はサイコロを振らないんだが
26それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:18:15.27ID:p6kS3xgmM 確率に左右される現象なら外から力を加えて確率そのものをいじってしまえってことやろ
27それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:18:45.83ID:0RVWpO4Ip あれか ワイもちょうど昨日宿題でやったわ
28それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:19:21.08ID:oEo2yRBB0 電気系だけど量子は普通に勉強したから理解出来て草
29それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:19:50.73ID:pWSc5kUB0 読んだすんかん理解すたw
30それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:20:17.18ID:ub2J27Ze0 あーこれねこれ
自由研究でやったわ
自由研究でやったわ
31それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:20:47.97ID:x29XFIayd で、何が出来るようになるん？
32それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:21:49.92ID:lny6z4XO0 理解出来るセンテンスがひとつもないよ
33それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:24:22.28ID:RftpG4X/a 量子のランダム性を制御する技術の精度が飛躍的に上がりましたよーってことで合ってる？
34それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:24:49.49ID:oEo2yRBB0 なんG民バカすぎワロタw
大学院すら修了してなさそう…w
大学院すら修了してなさそう…w
35それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:24:55.01ID:d7htp7NU0 >>18
99%やぞ
99%やぞ
36それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:25:45.59ID:tqfVGWCK0 予言者おるやんすごい！
37それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:25:53.49ID:XGXoV9lI0 >>34
院卒だけどわからん
院卒だけどわからん
38それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:26:07.09ID:d7htp7NU0 >>34
院とか日本では逆にコスパ悪いだろ
院とか日本では逆にコスパ悪いだろ
39それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:26:27.17ID:mt35syN00 >>34
修士とかインキャしかいかんやろ
修士とかインキャしかいかんやろ
40それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:26:45.64ID:MdCzR5U/0 ワイ大学生1年だがあと3年でこういうこと考えられるようになる気がしない
少なくとも昔の偉人は越えなくちゃいけないんでしょ
じゃなかったらワイはなんのために大学通ってるんや
少なくとも昔の偉人は越えなくちゃいけないんでしょ
じゃなかったらワイはなんのために大学通ってるんや
41それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:27:01.38ID:4zwkm0LT0 >>18
100%定期
100%定期
42それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:27:01.97ID:HycqrpmJ0 なるほど！分からん！
43それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:27:28.23ID:WFlFxf5i0 あー小学校の理科の授業で全クリしたわ
44それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:27:35.82ID:Vh3ZYWTO0 ワイが唱えてた説にようやく追いついたようだな
45それでも動く名無し
2023/06/02(金) 02:27:44.43ID:XGXoV9lI0 トンネル効果が起こってしまうことを防ぐ制御ができるようにしたってこと?
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