量子物理学

Science

• 量子コンピュータの内側：アルゴリズム、エラー、そして実用マシンへの道 量子アルゴリズムは実際にどう動くのでしょうか？ひとつを手で追いかけ、余りだけを使ったショアの手法で15を素因数分解し、分子がなぜ普通のコンピュータの手に負えないのかを確かめ、エラーこそがすべてを左右する理由を学びます。そのうえでハードウェア開発競争をプラットフォームごとに評価し、うたわれる高速化がなぜどれも最良の従来手法を上回らなければならないのかを理解します。
• 量子マシン：コンピュータ、暗号、センサーは本物か誇大宣伝か？ 量子コンピュータの中には実際に何があり、それは何の役に立つのでしょうか？量子コンピュータがあらゆる答えを一度に試しているわけではない理由、現在の暗号を守るための競争がすでに始まっていること、いま実際に動いている量子センサーや量子時計、そして本物の量子的成果と単なる宣伝文句を見分ける方法を学びます。
• 量子物質：無数の粒子がひとつになって振る舞うとき 金属は電気を通すのに、なぜガラスは光をそのまま通すのでしょうか？無数の粒子がひとつになって振る舞うと何が起きるのかを探ります。磁石を宙に浮かせる超伝導体、カップの壁をよじ登るヘリウム、物質の中にしか存在しない粒子、完璧な階段状に変化する電気抵抗、そしてセロハンテープからねじれた積層構造に至るグラフェン。
• 量子パズル再検証：量子消しゴム、遅延選択、パラドックス 量子消しゴム、ホイーラーの遅延選択実験、触れることなく見つけ出される検出器、どうやら別の場所にあるらしい粒子の性質。有名な「不可能」な実験を、実際に行われたとおりに再検証し、それらが何を示し、何を示さないのか、そしてどのように誤って伝えられているのかを考えます。
• 量子の不思議：常識を覆した実験 電子を一個ずつ二つのスリットに向けて撃ち出すと、まるで一個一個が両方を通り抜けたかのように、縞模様が点を重ねて浮かび上がってきます。小さな世界がなぜ別のルールで動いているのかを、実験を一つずつ追いながら解き明かします。重ね合わせとシュレーディンガーの猫、不確定性原理、トンネル効果で壁をすり抜ける粒子、そしてアインシュタインが不気味だと評し、その検証実験が2022年のノーベル賞を受賞した量子もつれ。
• 本当は何が起きているのか？量子の誕生とその意味 1900年から1927年にかけて、ひと握りの物理学者たちがどのようにして奇妙な新しい物理学へと追い込まれたのか。トランジスタ、レーザー、MRIスキャナーの中で、それがすでにどう役立っているのか。そして、その意味がなぜ今も議論されているのか。対立する解釈を、それぞれ未解決であることを率直に示したうえで比較検討し、最後は量子と重力が出会う未完の最前線にたどり着きます。