Rael Maitreya
Nobby Raelian
動画訳
絶対零度では、あらゆるものが凍りつきます。
しかし、一つだけ秩序化を拒み、安定状態に落ち着くことを拒む特異な物質状態があります。そしてそれは、人類がこれまでに作り出した中で最も強力なコンピューターへの鍵を握っているかもしれません。
量子スピン液体はSFではありません。
実在するものであり、現在まさに世界中の研究所で研究されています。
そしてその内部に隠された物理学は、量子コンピューティングにおける最大の未解決問題を解決する可能性を秘めています。
これは幾何学的フラストレーション、量子もつれ、そしてトポロジカル保護の物語です。宇宙そのものの言語によって語られる物語です。
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BR
絶対零度では、あらゆるものが凍りつきます。あらゆる振動が止まります。すべての原子が所定の位置に固定されます。あらゆる磁性粒子は最も低いエネルギー状態を見つけ、そこに固定されます。ただし、一つの特異な物質状態を除いてです。 ほとんどの磁性体では、冷却によって電子は同じ方向を向くようになります。スピンと呼ばれる電子内部の微小な磁石が整列し、物質は秩序ある状態になります。物理法則がそれを要求します。冷たい物体は最も低いエネルギー状態を見つけ、そこに留まりまするのです。 しかし、ここで電子を三角格子の上に配置したと想像してください。それぞれの電子は隣の電子と反対方向を向きたがります。しかし三角形では、二つの電子を満足させることはできても、三つ目の電子は二つの隣接電子から同時に反対方向を要求されます。その電子は身動きが取れなくなります。物理学者はこれを「幾何学的フラストレーション」と呼びます。そしてここから量子力学が主役となります。 フラストレーションを受けた電子は、一つの方向を選んで固定される代わりに、量子重ね合わせ状態に入ります。複数の状態に同時に存在し、決して秩序化する傾向を持ちません。絶対零度であってもです。熱エネルギーという言い訳が完全になくなった状態であってもです。物質そのものは固体のままであり、原子はまったく動きません。しかし磁性だけは凍りつかないのです。これが『量子スピン液体』です。 この状態を本当に驚異的なものにしているのは、量子もつれです。物質全体にわたるスピンが、一つの切り離せない基底状態として量子力学的に結び付けられます。その結果、通常の物質には存在しない、極めて強く相関した量子的現実が生み出されます。
そして、ここからが物理学者やエンジニアたちが強い関心を寄せている理由です。 量子コンピューターは非常にもろいものです。わずかな振動、一つの迷い込んだ電磁波、ごく小さな温度変動、そのどれであっても量子計算を破壊してしまう可能性があります。
これを“デコヒーレンス”と呼びます。そしてこれは現在の量子コンピューティングにおける最大の未解決問題です。 量子スピン液体がその解決策になるかもしれません。なぜなら、その情報は個々のスピンの中に保存されているのではなく、物質全体に広がる量子もつれの全体的なパターンの中に符号化されているからです。
局所的な外乱は、その情報に触れることができません。情報を破壊するには、システム全体を同時に乱さなければならないのです。 これを“トポロジカル保護”と呼びます。そしてこれは、耐故障性を備えた新世代量子コンピューターの理論的基盤となっています。絶え間ない誤り訂正なしで動作できる量子計算機です。 宇宙は、秩序と混沌を同時に成立させる方法を見つけました。そして、その逆説の中に、人類がこれまでに作り出した中で最も強力なコンピューターが隠されているのかもしれません。
英語の短い動画
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