「Nobel Memorial Day.: ノーベル賞制定記念日（11月27日 記念日）。」

今日は何の日　１１月２７日


ノーベル賞制定記念日（11月27日 記念日）
1895年（明治28年）のこの日、スウェーデンの化学者アルフレッド・ノーベル（Alfred Nobel、1833～1896年）が、自らの発明したダイナマイトで得た富を人類に貢献した人に与えたいという遺言を書いた。

ノーベルの死後、ノーベル財団が設立され、1901年（明治34年）のこの日、ノーベル賞の第1回受賞式が行われた。

ノーベル賞

ノーベルの遺産を元にした基金168万ポンドの利子が、物理学・化学・生理学医学・文学・平和事業の5分野に貢献した人に贈られている。
その後、経済学が追加され、「5分野＋1分野」となった。

現在では、毎年ノーベルの命日の12月10日に、平和賞はノルウェーの首都オスロで、その他の賞はスウェーデンの首都ストックホルムで授賞式が行われている（記念日「ノーベル賞授賞式」）。
受賞者には、賞金の小切手・賞状・メダルがそれぞれ贈られる。

経済学賞だけはノーベルの遺言にはなく、スウェーデン国立銀行の設立300周年祝賀の一環としてノーベルの死後70年後に当たる1968年（昭和43年）に設立され、翌1969年（昭和44年）から授与されている。

経済学賞のみ、その原資はノーベルの遺産ではなく、スウェーデン国立銀行の基金による。
そのため、ノーベル財団は「ノーベル賞ではない」としているが、一般にはノーベル賞の一部門として扱われることが多い。



( ノﾟДﾟ)おはようございます、「天高く馬肥ゆる秋」はあっと言う間に過ぎ、一気に冬を感じる日々ですね。









今日の気になる話題は此方です。

米国、中国軍の量子コンピューター開発に協力する企業をエンティティリスト登録
「国際的な貿易は平和と繁栄のためのもの」
Engadget 2021 11 26 Munenori Taniguchi, @mu_taniguchi


Han Xu/Xinhua via Getty Images

米国商務省は、国家安全保障上の懸念があるとして中国企業12社を貿易ブラックリスト、いわゆるエンティティリストに追加したと発表しました。
これら企業は、中国軍の量子コンピューターへの取り組みを支援しているとされます。

11月24付で公表されたエンティティリストには中国、パキスタン、シンガポール、そして日本の4か国27企業が新たに追加されています。
また中国、パキスタンの企業のなかにはパキスタンで核開発や弾道ミサイルの計画に携わっている言われている企業13社が含まれています。

ジーナ・レモンド商務長官は声明において「国際的な通商・貿易は、国家安全保障上のリスクでなく、平和と繁栄、そして良質な雇用を支えるものでなければならない」と述べました。

なお、今回リスト入りした日本の企業というのは、Corad Technologyと称する中国企業の関連会社とのこと。Corad Technologyは2019年にイランの軍事および宇宙計画のためにに米国技術を販売したとしてリスト登録されており、関連会社は日本やシンガポールに所在しています。

その他の企業の多くは、中国軍による対潜水艦兵器の開発、暗号の解読、逆に解読不可能な暗号の開発などで量子コンピューターを活用する目的のため、米国の新技術を盗み出そうとしたとされます。
またほかにはパキスタンの”安全でない核開発活動”に協力しているとされる3社が含まれています。

エンティティリストに登録された企業に部品やその他物資を供給する米国のサプライヤー企業には、事前にライセンスを得る必要が生じます。
しかし、米商務省産業安全保障局(BIS)側は、これを許可する可能性は低いと考えられます。


量子コンピューターを軍事的に利用しようとするには、その方法などをこれから研究開発していく必要があります。
そのためエンティティリスト登録だけでは、将来的な量子コンピューターの軍事利用を阻止することはまずできません。

とはいえ、開発を手助けする米国産のプロセッサーや関連機器の供給を止めることは、中国における軍事量子コンピューター開発の流れを少しでも弱めることにつながります。

米国は、中国の量子コンピューター開発が経済的な面だけでなく軍事的な面でも、米国が優位に立つための障害になると考えているということです。

Source：U.S. Department of Commerce(PDF)
This document is scheduled to be published in the Federal Register on 11/26/2021 and available online at federalregister.gov/d/2021-25808, and on govinfo.gov






















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「World Toilet Day .:世界トイレの日（11月19日 記念日）。」

今日は何の日　１１月１９日

世界トイレの日（11月19日 記念日）
2013年（平成25年）7月の国連総会で制定。
国際デーの一つ。
「世界トイレデー」ともされる。
英語表記は「World Toilet Day」。

世界のトイレを研究しているシンガポールのJack Sim氏が設立した「世界トイレ機関」（World Toilet Organization：WTO）が記念日を制定したのが始まり。
日付は2001年（平成13年）のこの日、世界トイレ機関が設立され、また「世界トイレサミット」が創設されたことに由来する。

World Toilet Day

この日に世界トイレサミットが開催されたことを記念して「世界トイレの日」が誕生した。
その後もこの日にトイレの問題を考えるイベントや取り組みが世界各地で開催され、その広がりを受けて、2013年に国連総会で正式に制定された。
加盟国にトイレの普及を促し、衛生環境の改善につなげることが目的。

世界のトイレ問題について
世界ではいまだ、3人に1人がトイレを使えない現実がある。
過去20年ほどの間に、トイレを使える人たちの割合は少しずつ増加してきた。
1990年（平成2年）には49％であったその割合は、2015年（平成27年）時点で68％まで向上した。

しかし、今なお、世界の3人に1人にあたる約23億人がトイレのない生活を送っている。
道ばたや草むらなど、屋外での排泄は、排泄物に含まれる病原菌が人の手やハエなどの虫、川、地面などを介して人の口に入り、下痢や風邪などの病気を引き起こす危険があり、命を落としてしまうこともある。

また、「用を足している姿を人に見られるかもしれない」不安は、特に思春期を迎えた女の子には切実な問題で、トイレがないために学校を休む女の子も多くいる。
清潔なトイレで人目に触れず、安心して用を足せる環境づくりが、一人ひとりの尊厳を守ることにつながる。

久しぶりの「コロナ禍」開けに街に出てみれば「最近めっきり減ったなぁ？」、と思うのが「ゴミ箱」・「ベンチ」・「公衆トイレ」なんですがネェ？！



( ノﾟДﾟ)おはようございます、尾籠な話で申し訳ないですが「世界トイレの日　の記念日」絡みで、齢と共に、季節と共に、トイレの回数も劇的に変化します。











今日の気になる話題は此方です。


量子コンピューターがもたらす変革--大きな影響が見込まれる8分野
ZDNet Japan ＞特集・解説＞ 量子コンピューターを知る--現状と今後　　Daphne Leprince-Ringuet （ZDNet.com） 翻訳校正： 川村インターナショナル 2021-11-17 07:30

　現在、世界中の巨大企業が量子コンピューティングプログラムを立ち上げて、各国政府が量子の研究に資金を注ぎ込んでいる。
量子コンピューターは、有用性がまだ証明されていないシステムであるにもかかわらず、間違いなく大きな注目を集めている。

　その理由は、量子コンピューターが（まだ成熟には程遠いものの）最終的にはコンピューティングの全く新しい時代を切り開くと予想されているからだ。
その新時代においては、複雑な問題を解決する際に、ハードウェアが制約にならなくなり、従来のシステムだと何年も、あるいは何世紀もかかるような計算を数分で完了することが可能になる。

　より効率的な新素材のシミュレーションから、株式市場の変動予測の精度向上まで、ビジネスへの影響は巨大なものになる可能性がある。本記事では、主要組織が現在模索している量子コンピューティングのユースケースを8つ紹介する。
これらは業界全体の現状を一変させる可能性を秘めた用途だ。

1. 創薬
　創薬は、分子シミュレーションとして知られる科学分野に部分的に依存している。
分子シミュレーションとは、分子内の粒子の相互作用をモデル化することで、特定の疾患を撃退できる構造を作り出す試みだ。

　それらの相互作用は極めて複雑で、多様な形状や形態をとるため、分子がその構造に基づいてどのように振る舞うのかを正確に予測するには、膨大な量の計算が必要になる。

　これを手作業でやるのは不可能だ。
また、問題の規模が大きすぎて、古典コンピューターでは対応できない。むしろ、70個の原子しかない分子のモデル化でも、古典コンピューターでは最大130億年かかると予想されている。

　こうした理由から、創薬には非常に長い時間がかかる。
科学者は多くの場合、試行錯誤のアプローチを採用し、標的の疾患に多数の分子をテストして、成功する組み合わせが最終的に見つかることに望みをかける。

　しかし、量子コンピューターはいつか、分子シミュレーションの問題を数分で解決できる可能性を秘めている。
多数の計算を同時に実行できるように設計されているため、分子を構成する粒子間の極めて複雑な相互作用のすべてをシームレスにシミュレーションすることが可能で、科学者は有効な新薬の候補を短期間で特定できる。

　そのため、現在の救命薬は発売までに平均10年かかるが、設計の期間が短縮され、費用効率が大幅に向上するかもしれない。

　これに製薬会社が注目している。
2021年に入って、ヘルスケア大手のRocheがCambridge Quantum Computing（CQC）と提携してアルツハイマー病研究の取り組みを支援すると発表した。

　小規模企業もこの技術に関心を持っている。
たとえば、合成生物学のスタートアップMenten AIは、量子アニーリングを手がけるD-Waveと提携し、最終的に治療薬として使用する新しいタンパク質の設計に量子アルゴリズムを活用する方法を見つけ出そうとしている。

2. より高性能な電池の開発
　自動車への電力供給から再生可能エネルギーの貯蔵まで、電池はグリーン経済への移行をすでに支えており、その役割は今後も拡大する一方だろう。
しかし、現在の電池は決して完璧ではない。
まだ容量が限られていて、充電速度にも限界があるので、常に適切な選択肢にはならない。

　解決策の1つは、電池の製造にもっと適した新素材を探すことだ。
これも分子シミュレーションの問題であり、このケースでは新しい電池素材の候補になりそうな分子の振る舞いをモデル化する。

　したがって、医薬品設計と同様に、電池の設計でも膨大な量のデータを扱うため、古典デバイスよりも量子コンピューターに適した作業だ。

　そのため、ドイツの自動車メーカーDaimlerはIBMと提携して、さまざまな環境における硫黄分子の挙動のシミュレーションに量子コンピューターがどう役立つかを評価しようとしている。
両社の最終目標は、現在のリチウムイオン電池よりも高性能で、長時間持続し、コストを抑えたリチウム硫黄電池を開発することだ。


より効率的な新素材のシミュレーションから、株式市場の変動予測の精度向上まで、量子コンピューティングはビジネスに極めて大きな影響を及ぼす可能性がある。（提供：IonQ）

3. 天気の予測
　現在の最先端のスーパーコンピューターは膨大な演算能力を有しているにもかかわらず、天気予報（特に長期間の予報）は、まだ残念なほどに正確さに欠ける。
その理由は、気象現象が無数の形で発生するため、古典デバイスでは正確な予測に必要なすべてのデータを取り込むことができないからだ。

　一方、量子コンピューターは、分子内で起きるすべての粒子の相互作用を同時にシミュレーションしてその挙動を予測できるとされているように、無数の環境要因が組み合わさって、大嵐やハリケーン、熱波を生み出す仕組みをモデル化できる可能性がある。

　また、量子コンピューターは関連するほぼすべてのデータを一度に分析できるため、現在の天気予報よりはるかに正確な予測を生成できるだろう。
これは、次の屋外イベントの計画を立てるときに便利なだけでなく、政府による自然災害への対策の強化や、気候変動の研究にも寄与するかもしれない。

　この分野の研究はそれほど注目を集めていないが、量子コンピューターの可能性を詳しく探ることを目的とした提携がいくつか実施されている。
たとえば2020年には、欧州中期予報センター（ECMWF）がIT企業Atosとの提携を打ち出しており、Atosの量子コンピューティングシミュレーターを利用して、量子コンピューティングが将来の天気予報や気候予測に与える影響を調べている。

4. 銘柄の選定
　JP Morgan、Goldman Sachs、Wells Fargoはいずれも、量子コンピューターによって銀行業務の効率を改善する可能性を積極的に調査している。
これは、大きな金銭的メリットを得られる可能性があるものとしてよく提示されるユースケースだ。

　この技術で銀行の活動を支援する方法はいくつか考えられるが、すでに有望視されているのは、「モンテカルロシミュレーション」として知られる手法に量子コンピューティングを適用する方法だ。

　モンテカルロ法では、金融資産の価格を決定する際に、関連資産の価格の経時変化を基準にする。
つまり、さまざまなオプションや株式、通貨、商品に内在するリスクを考慮する必要があるということだ。
結局のところ、モンテカルロ法とは基本的に、市場がどのように進化していくかを予測するものであり、関連するデータが多ければ多いほど精度が向上する。

　Goldman Sachsが量子コンピューティング企業QC Wareと共同で実施した調査によると、量子コンピューターの前例のない演算能力は、モンテカルロ計算を最大1000倍高速化する可能性があるという。
さらに明るいニュースとして、Goldman Sachsの量子エンジニアがアルゴリズムを微調整し、早くも5年後に利用可能となる見込みの量子ハードウェアでモンテカルロシミュレーションを実行できるようにした。

5. 言語の処理
　研究者は何十年も前から、古典コンピューターに意味と単語を関連付ける方法を教えて、文全体を理解させようと試みてきた。
言語の性質を考えると、これは非常に大きな課題だ。
言語はインタラクティブなネットワークとして機能するものであり、文は個々の単語の意味の「総和」ではなく、全体として解釈しなければならないことが多い。
それに加えて、皮肉やユーモア、含意も読み取らなければならない。

　そのため、最先端の自然言語処理（NLP）の従来型アルゴリズムでさえ、基本的な文の意味を理解するのに苦労することが未だにある。
しかし、研究者は現在、量子コンピューターが言語をネットワークとして表現するのに適しているか、そして、より直観的な方法で言語を処理できるかを調査している。

　この分野は量子自然言語処理（QNLP）として知られており、Cambridge Quantum Computing（CQC）が重点的に取り組んでいる。
同社はすでに、文を量子回路上でパラメーター化し、その文の文法構造に応じて単語の意味を埋め込めることを実験で示している。
CQCは先頃、文を量子回路に変換できるQNLP用ソフトウェアツールキット「lambeq」をリリースした。

6. 巡回セールスマン問題の解決を支援
　セールスマンは、訪問する必要のある都市のリストと各都市間の距離を与えられ、移動時間が最も短く、交通費が最も安いルートを考えなければならない。
単純そうだが、「巡回セールスマン問題」は、多くの企業がサプライチェーンや配送ルートの最適化を試みる際に直面する問題だ。

セールスマンのリストに新しい都市が追加されるたびに、考えられるルートが増える。
多国籍企業の規模となると、目的地や車両の数が膨大で、期限が厳しい可能性が高く、問題が大きくなりすぎて、古典コンピューターでは妥当な時間内に解決することができない。

　たとえば、エネルギー大手のExxonMobilは、海を渡る商船の日々のルートを最適化しようとしている。
同社では5万隻以上の商船が1隻あたり最大20万個のコンテナーを運んでおり、運搬する商品の価値は総額14兆ドルにのぼる。

　この課題に対処する従来型アルゴリズムは、すでにいくつか存在する。
しかし、検討すべきルートが膨大な数であることを考えると、これらのモデルはどうしても単純化や近似に頼らざるを得ない。
そこで、ExxonMobilはIBMと協力し、量子アルゴリズムでもっと良い成果が得られるかどうかを調べた。

　量子コンピューターは一度に複数の計算を実行できるため、さまざまなルートをすべて同時に調べられる可能性がある。
古典コンピューターは選択肢を1つ1つ順番に評価していく必要があるが、量子コンピューターは最適なルートを格段に早く見つけられるだろう。

　ExxonMobilの結果には期待を持てそうだ。
ハードウェアが改善されれば、IBMの量子アルゴリズムで従来型アルゴリズムより優れた結果を得られる可能性があることが、シミュレーションで示されている。

7. 交通渋滞の緩和
　街の信号機のタイミングを最適化して、信号待ちの自動車の台数や1日の時間帯に合わせて切り替わるようにすれば、車両のスムーズな流れや、交通量の多い交差点での渋滞の回避に大きな効果があるだろう。

　これも、古典コンピューターには難しい問題だ。
変動要素が増えれば増えるほど、最適な解決策が見つかるまでにシステムが計算しなければならない可能性が多くなる。
しかし、巡回セールスマン問題のケースと同様に、量子コンピューターはさまざまなシナリオを同時に評価して、最適な結果を非常に速やかに見つけ出せる可能性がある。

　Microsoftはこのユースケースに、豊田通商、そして量子コンピューティングのスタートアップJijと協力して取り組んでいる。
研究者たちは、シミュレートされた都市環境で、量子からヒントを得たアルゴリズムの開発に着手し、交通渋滞の緩和を目指している。最新の実験結果によると、このアプローチによって移動中の待ち時間を最大20％短縮できる可能性があるという。

8. 機密データの保護
　現代の暗号技術は、アルゴリズムによって生成された鍵を利用してデータを暗号化しており、その鍵へのアクセスを許可された者だけが、メッセージを復号化することができる。
そのため、これには2つのリスクがある。
ハッカーが暗号鍵を傍受してデータを解読するリスクと、強力なコンピューターを使用して、アルゴリズムによって生成された鍵を予測しようとするリスクだ。

　その原因は、従来のセキュリティアルゴリズムが決定論的であることだ。特定の入力が常に同じ出力を生成するため、相応の演算能力があれば、ハッカーが結果を予測できてしまう。

　このアプローチには途方もなく強力なコンピューターが必要であり、暗号技術の短期的なリスクであるとは考えられていない。
しかし、ハードウェアの性能が向上しているため、将来のある時点で、より安全な暗号鍵が必要になる、とセキュリティ研究者らは警戒を強めている。

　したがって、鍵を強化する方法の1つは、鍵を完全にランダムで非論理的なものにする、すなわち数学的に推測できなくすることだ。

　突き詰めていくと、ランダム性は量子の振る舞いの基本的な特徴の1つだ。
たとえば、量子プロセッサーを構成する粒子は、全く予測できない振る舞いをする。そのため、この振る舞いを利用すれば、どんなに強力なスーパーコンピューターでもリバースエンジニアリングが不可能な暗号鍵を決定することができるだろう。

　乱数生成は、すでに商用化に近づいている量子コンピューティングの用途の1つだ。
たとえば、英国を拠点とするスタートアップNu Quantumは、量子粒子の振る舞いを測定して一連の乱数を生成するシステムを完成させつつあり、それらの乱数を使用することで、より強力な暗号鍵を作成できる可能性がある。

この記事は海外Red Ventures発の記事を朝日インタラクティブが日本向けに編集したものです。


割と「研究室」目線と云うか、実はもっと身近なところから直ぐにではないですが結構、劇的に変化する様な気がします。






















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「KURA Day.:蔵（KURA）の日（11月15日 記念日）。」

今日は何の日　１１月１５日

蔵（KURA）の日（11月15日 記念日）
「KURA」の出版元である長野県長野市のカントリープレスが制定。

信州を愛する大人の情報誌「KURA」（くら）の創刊日である2001年（平成13年）11月15日を記念したもの。
「KURA」は知恵や資産の詰まった蔵になぞらえ、信州の暮らしに関わる「情報の蔵」を目指す人気月刊誌である。
記念日は一般社団法人・日本記念日協会により認定・登録された。



( ノﾟДﾟ)おはようございます、待ち望んだせっかくの日曜日だったのですが、・・・・・・結構くたびれ儲けな日でしたよ。















今日の気になる話題は此方です。


量子計算、高効率の新回路　東大開発、実用化へ一歩
11/13(土) 4:00配信　共同通信

東京大が開発した量子コンピューターの回路＝12日午後、東京都文京区



　東京大のチームが、膨大な計算を瞬時にこなす量子コンピューターを最小限の装置で作るのに必要な回路を開発したと、12日付の米科学誌電子版に発表した。
回路は量子コンピューターの心臓部に当たり、今回のものはさまざまな種類の計算を一つの回路で実行できる効率の良さが特長。
実用化に向けた一歩となる。


　チームの武田俊太郎准教授（量子光学）は「原理的には、一つの回路で複数の計算を何回も繰り返し実行できる。
万能で汎用性がある量子コンピューターの実現につなげたい」と話した。








割と説明不足でしょうが、取り敢えずネットで拾った画像にて補足します。

























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「Eslohyper Day.: エスロハイパーの日（8月18日 記念日）。」

今日は何の日　８月１８日

エスロハイパーの日（8月18日 記念日）
大阪府大阪市北区に本社を置き、住宅・管工機材・住宅建材・建材用の化成品・高機能プラスチックなどを中心に製造する大手樹脂加工メーカーである積水化学工業株式会社が制定。

日付は水の需要期の夏であり、「エスロハ（8）イ（1）パー（8）」と読む語呂合わせから。
暮らしを支える水道用ライフライン管材「エスロハイパー」の高性能と誕生20周年をアピールすることが目的。
記念日は一般社団法人・日本記念日協会により認定・登録された。

エスロハイパー


エスロハイパーについて
エスロハイパーは、水道管などに使用される耐震性・耐久性に優れたポリエチレン管である。
鋼管よりも軽量かつ柔軟で、独自の電気融着接合により、施工性を大幅にアップした。
耐食性・衛生性に優れるため、長期にわたり安心して使用でき、水道事業の発展に大きく貢献している。



( ノﾟДﾟ)おはようございます、あっと言う間に「御盆休み」明けて、秋の気配さえ感じる気温ですね。














今日の気になる話題は此方です。

量子コンピューターのワイルドカードとなる粒子を解明
東京工業大学　トップページ＞ 東工大ニュース＞ 量子コンピューターのワイルドカードとなる粒子を解明　RSS　研究　
公開日：2021.08.16

概要
東京工業大学理学院物理学系の田中秀数教授と栗田伸之助教は、京都大学大学院理学研究科の横井太一 修士課程学生、馬斯嘯 修士課程学生（現：富士通株式会社）、笠原裕一 准教授、笠原成 特任准教授（現：岡山大学異分野基礎科学研究所教授）、松田祐司 教授、東京大学大学院新領域創成科学研究科の芝内孝禎 教授、横浜国立大学大学院工学研究院の那須譲治 准教授、東京大学大学院工学系研究科の求幸年 教授らの研究グループと、ドイツのケルン大学と共同で、2次元的な平面構造をもつある種の磁性体において現れる「非可換エニオン[用語1]」と呼ばれる粒子（正確には準粒子[用語2]）の性質を解明しました。

我々の住む3次元世界では、2つの同種の粒子を2回入れ替えると必ず元の状態に戻ってしまいます。
これに対し非可換エニオン粒子は、2回入れ替えても元には戻らない（非可換）という奇妙な性質をもち（下図中央）、トポロジカル量子コンピューター[用語3]と呼ばれる環境ノイズに強い量子コンピューターの動作を可能にする基本粒子です。
今回注目した物質はα-RuCl3（塩化ルテニウム）と呼ばれる蜂の巣状の平面構造をもつ磁性絶縁体で、非可換エニオン粒子が存在することを示唆する「半整数熱量子ホール効果[用語4]」（下図左）が観測されていました。
非可換エニオンは、自身が反粒子と同一であるマヨラナ粒子[用語5]で構成され、熱ホール効果の符号は、マヨラナ粒子の動きが右ひねりと左ひねりのメビウスの輪のどちらに対応するか、というようなトポロジー[用語6]により決まります。
非可換エニオンの存在を決定的にするためにはそのトポロジーの詳細を明らかにする必要があります。

研究グループは、半整数熱量子ホール効果の符号が磁場の方向により逆転する現象を発見し、半整数熱量子ホール効果が現れる磁場方向を特定することで、非可換エニオン粒子のトポロジーを決定することに成功しました。
本研究により明らかとなった非可換エニオン粒子のトポロジー（下図右）は理論模型と良い一致を示し、非可換エニオン粒子が物質中に安定して存在することが明らかになりました。
このことは、トポロジカル量子コンピューターを実現するうえでα-RuCl3が有力な候補物質であることを示しています。

本成果は、2021年7月29日（現地時間）に米国の科学雑誌「Science（サイエンス）」にオンライン掲載されました。


図 本研究の概要（画像提供：物理系VTuber固体量子）
図
本研究の概要（画像提供：物理系VTuber固体量子）


背景
現代のコンピューターを遥かに凌駕する性能をもつ量子コンピューターの開発は、現在世界中で盛んに行われています。
メディアで紹介されている量子コンピューターでは、主として電子や光を使う方法が用いられています。
しかしながら、従来の量子コンピューターは、熱擾乱などの環境ノイズによって量子の状態がすぐに変化してしまうという大きな弱点を持っています。
このような弱点を克服するために、トポロジカル量子コンピューターと呼ばれる新しい動作原理に基づく方式が提唱されてきました。
トポロジカル量子コンピューターでは物質のもつトポロジーを用いて量子情報を保護します。
これを実現するうえで鍵となるのは、物質中で創発される非可換エニオン粒子と呼ばれる奇妙な性質を持った粒子を使うことです。
我々の住む3次元空間には、ボゾンとフェルミオンと呼ばれる2種類の粒子しか存在しないことが知られていますが、どちらの粒子も同種粒子を2回入れ替えると元の状態に戻ります。
しかしながら2次元の世界には、ボゾンでもフェルミオンでもない特殊な粒子が存在し、そのなかでも非可換エニオン粒子と呼ばれる粒子は同種粒子を2回入れ替えても元の状態には戻りません（概要内模式図参照：2回入れ替えることは、ひとつの粒子を別の粒子のまわりで一周させることと等価です）。
非可換エニオン粒子を利用することで、量子コンピューターの基本素子である量子ビットを構成することができ、粒子の入れ替え自体が量子計算のステップの一部となります。
トポロジカル量子計算のステップは、粒子を交換する順番のみに依存し、環境ノイズに対して安定的に量子計算を行うことが可能になると考えられており、量子コンピューター実現のワイルドカードとして期待されています。

非可換エニオン粒子は、自分自身がその反粒子と同一という不思議な性質をもつマヨラナ粒子により構成される複合粒子で、2次元物質において創発されることが明らかになっています。
最近になって様々な物質でマヨラナ粒子が現れることが指摘され、トポロジカル量子コンピューターの実現を念頭に非可換エニオン粒子の探索が物質科学の中心課題のひとつとなっています。
これまで超伝導体を中心に精力的な探索が行われてきましたが、決定的な証拠は得られていませんでした。
そのようななか、新しい物質系としてキタエフ量子スピン液体[用語7]と呼ばれる状態を示す磁性絶縁体が注目されています。通常の磁性体では温度を下げていくと、磁性を担う電子スピン[用語8]は凍結して整列し磁石となります。
キタエフ量子スピン液体では、絶対零度においてもスピンが凍結しないだけでなく、電子スピンが複数のマヨラナ粒子に分裂し、さらに磁場をかけると非可換エニオン粒子が創発されることが理論的に提案されていました。
我々のグループはキタエフ量子スピン液体の候補物質である磁性絶縁体α-RuCl3において実験的研究を行い、物質中にマヨラナ粒子および非可換エニオン粒子が存在することの証拠を与える半整数熱量子ホール効果を観測することに成功しました（2018年Nature誌）※。
しかしながら、現実物質において量子計算の鍵となるこれらの粒子のトポロジカルな特性の詳細はほとんどわかっていませんでした。

※ 幻の粒子「マヨラナ粒子」の発見｜東工大ニュース

研究手法・成果・今後の展望
共同研究グループは、キタエフ量子スピン液体の候補物質である磁性絶縁体α-RuCl3の量子スピン液体状態において、熱ホール伝導度を非常に高い精度で測定しました。
その結果、半整数熱量子ホール効果が磁場を蜂の巣格子面に平行にかけた場合にも半整数量子化が起こることを発見しました。
また、磁場を蜂の巣格子面に垂直な方向から±60°傾けたときに半整数熱量子ホール効果の符号が反転することも明らかになりました（図1）。


図1 （左上）面内磁場（H || −a, H || b）におけるα-RuCl3の熱ホール伝導度の磁場依存性。H || −aにおいて、磁場を変化させると、ある磁場範囲で熱ホール伝導度が量子化熱伝導度の1/2で一定となり、半整数熱量子ホール効果が観測された。一方、H || bでは熱ホール伝導度はほぼゼロとなった。（左下）H || −a, H || bにおける熱ホール効果のイメージ図。（右）傾斜磁場(±60°)における熱ホール伝導度の磁場依存性。+60°と−60°で半整数熱量子ホール効果の符号が反転する。
図1（左上）面内磁場（H || −a, H || b）におけるα-RuCl3の熱ホール伝導度の磁場依存性。H || −aにおいて、磁場を変化させると、ある磁場範囲で熱ホール伝導度が量子化熱伝導度の1/2で一定となり、半整数熱量子ホール効果が観測された。一方、H || bでは熱ホール伝導度はほぼゼロとなった。（左下）H || −a, H || bにおける熱ホール効果のイメージ図。（右）傾斜磁場(±60°)における熱ホール伝導度の磁場依存性。+60°と−60°で半整数熱量子ホール効果の符号が反転する。

量子ホール効果はこれまで2次元電子系において観測されており、試料の端（エッジ）にはエネルギー散逸がなくトポロジカルに保護された電子の「エッジ流」[用語9]が流れます。
これは強い磁場の中で電子がサイクロトロン運動[用語10]という円運動を行うことに起因しています。
サイクロトロン運動は磁場に垂直な平面で起こるため、量子ホール効果の実現には2次元面に垂直な磁場成分が必要であり、これより電子のもつトポロジーも決定されます。
一方、電気の流れない絶縁体であるα-RuCl3において面に平行な磁場のみで半整数熱量子ホール効果が観測されることは、電子系とは本質的に異なる量子ホール効果が起こっていることを如実に示しています。
そして半整数熱量子ホール効果が現れることは、エッジ流が動き回るマヨラナ粒子により運ばれ、試料内部には非可換エニオン粒子が存在することを示しています。
電子系におけるホール効果の符号は、電流を運んでいる電荷の符号が正か負かによって決まります。
これに対しマヨラナ粒子は電気的に中性です。
今回の場合、半整数熱量子ホール効果の符号は、マヨラナ粒子の動きが右ひねりと左ひねりのメビウスの輪のどちらに対応するか、といったようなトポロジーにより決まります（図2）。
観測結果から得られた熱量子ホール効果の符号は、図2に示す理論予想とほぼ一致することが明らかになりました。
現実物質では理論模型では考慮されていない相互作用があると考えられますが、本研究成果はそのような相互作用によらずマヨラナ粒子や非可換エニオン粒子が安定して物質中に存在することを示しています。


図2 （左）通常の量子ホール効果状態とキタエフ量子スピン液体における半整数熱量子ホール効果状態のイメージ図。通常の量子ホール効果では、エッジ流は電子により運ばれる。その起源は電子の円運動（サイクロトロン運動）である。一方、キタエフ量子スピン液体においてエッジ流はマヨラナ粒子により運ばれる。（右）理論模型による半整数熱量子ホール効果の符号の角度依存性。正と負の符号はマヨラナ粒子がそれぞれ右ひねりと左ひねりのメビウスの輪に対応することを示す。
図2
（左）通常の量子ホール効果状態とキタエフ量子スピン液体における半整数熱量子ホール効果状態のイメージ図。通常の量子ホール効果では、エッジ流は電子により運ばれる。その起源は電子の円運動（サイクロトロン運動）である。一方、キタエフ量子スピン液体においてエッジ流はマヨラナ粒子により運ばれる。（右）理論模型による半整数熱量子ホール効果の符号の角度依存性。正と負の符号はマヨラナ粒子がそれぞれ右ひねりと左ひねりのメビウスの輪に対応することを示す。

本研究により、マヨラナ粒子や非可換エニオン粒子のもつトポロジーがはじめて実験的に示されました。今後はトポロジカル量子計算が現実に可能であるかの実証にむけて、これらの粒子を直接検出し操作する方法の開発を目指します。

研究者のコメント
トポロジカル量子コンピューターの実現にはクリアすべきステップが数多くありますが、本研究成果は非可換エニオン粒子の存在を実証しそのトポロジーを決定するという、基盤学理構築という点で非常に重要な成果であり、トポロジカル量子コンピューター開発における大きな一歩であると考えています。
有力な候補物質の発見を受けて、今後、飛躍的に研究が進展することが期待されます。

付記

本研究は日本学術振興会 科学研究費補助金（課題番号：15H02106, 15K13533, 16H02206, 16H00987, 16K05414, 17H01142, 18H01177, 18H01180, 18H04223, 18H05227, JP19K03711）、同 科学研究費補助金 新学術領域研究「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」(課題番号：JP15H05852)および「量子液晶の物性科学」(課題番号：JP19H05824)、JST CREST研究領域「トポロジカル材料科学に基づく革新的機能を有する材料・デバイスの創出」（課題番号：JP-MJCR18T2, JP-MJCR19T5）の支援を受けて行われました。

用語説明

[用語1] 非可換エニオン粒子 : 自然界に存在する粒子は、ボーズ粒子とフェルミ粒子に分類される。2つの粒子を入れ替えたときには波動関数に1または-1がかかるが、前者の場合がボーズ粒子、後者がフェルミ粒子である。物質中の準粒子については、ある条件のもとでは2つの粒子の交換について波動関数に1でも-1でもない複素数がかかることがあり、このような準粒子をエニオン粒子と呼ぶ。エニオン粒子の交換前後での状態が区別できない場合と元の状態とは異なる別の状態に変わってしまう場合があり、前者を可換エニオン粒子、後者を非可換エニオン粒子と呼ぶ。

[用語2] 準粒子 : 物質が示す最もエネルギーが低い状態（基底状態）から少しエネルギーを与えた状態は、ほとんど相互作用のない仮想的な粒子が付け加えられた状態としてみなすことができる。このような粒子は「準粒子」と呼ばれ、物質の物理的性質の多くはこの準粒子の性質によって決まる。

[用語3] トポロジカル量子コンピューター : 0または1の値をとるビットを用いる従来のコンピューターに対し、0と1の量子力学的重ね合わせ状態を取ることができる量子ビットを用いて超並列性を実現できるコンピューターは、量子コンピューターと呼ばれる。トポロジカル量子コンピューターでは系のトポロジーを用いて量子情報を保護することで、環境ノイズに対して安定的に量子コンピューティングを行うことが可能になると考えられている。

[用語4] 量子ホール効果 : 金属や半導体中の電子は磁場下で電磁気学的な力（ローレンツ力）を受けて軌道が曲げられ、電流と垂直方向に電圧が、熱流と垂直方向に温度勾配が生じる。前者を電気ホール効果、後者を熱ホール効果と呼ぶ。電気の流れない絶縁体ではローレンツ力によるホール効果は生じないが、電荷を持たない粒子が熱を運び、熱ホール効果を示すことがある。そして試料に強い磁場をかけたとき、電気ホール伝導度や熱ホール伝導度が物質の詳細によらず量子化値の整数倍（整数量子ホール効果）または分数倍（分数量子ホール効果）となる現象を量子ホール効果と呼ぶ。量子化電気伝導度、量子化熱伝導度はそれぞれe2/h（電気素量e、プランク定数h）、(π/6)(kB2/ℏ) = 9.5×10-13 W/K2（ボルツマン定数kB、ℏ = h/2π）である。

[用語5] マヨラナ粒子 : イタリアの物理学者エットーレ・マヨラナによって1937年によって提案された素粒子をマヨラナ粒子と呼ぶ。ニュートリノがマヨラナ粒子の候補とされているが、素粒子としてはその存在が実証されていない「幻の粒子」。

[用語6] トポロジー : 連続的に変形させても保たれる性質をトポロジー（位相幾何学）と呼ぶ。例えば、取っ手のついたコーヒーカップとボールは穴の数というトポロジーで区別できる状態であり、連続的に移り変わることはできない。この要請により、トポロジカル状態は不純物などの擾乱の影響を受けないという特徴がある。

[用語7] キタエフ量子スピン液体 : 通常、物質の温度を下げると物質を構成する原子や分子が周期的に整列した固体となる。しかし、量子力学的なハイゼンベルグの不確定性原理による量子ゆらぎの影響が顕著な場合、絶対零度まで固体になれずに液体のままでとどまることがある。このような状態は「量子液体」と呼ばれ、液体ヘリウムがよく知られている。量子スピン液体は量子液体のスピン版ともいうべきもので、絶対零度までスピンの向きが揃わず動き回った状態を指す。キタエフ量子スピン液体は2006年にアレクセイ・キタエフ（米国カリフォルニア工科大）によって提案された蜂の巣状の結晶格子構造をもつ磁性体における量子スピン液体状態を指す。基底状態が厳密に量子スピン液体状態であるだけでなく、トポロジカル量子計算を実現し得る模型として知られる。

[用語8] 電子スピン : 電子の持つ量子力学的な内部自由度（粒子を区別する性質）のひとつ。その性質は磁石と対応する。

[用語9] トポロジカルに保護されたエッジ流 : 異なるトポロジーで特徴づけられる2種類の物質が接するとき、その境界（例えば真空に接するトポロジカル物質の試料端）では擾乱による影響を受けない伝導状態が現れる。

[用語10] サイクロトロン運動 : 一定の磁場のもと、電子などの荷電粒子が磁場からローレンツ力を受けて起こす円運動。

論文情報

掲載誌 :
Science
論文タイトル :
Half-integer quantized anomalous thermal Hall effect in the Kitaev material candidate α-RuCl3（キタエフ候補物質α-RuCl3における半整数量子化異常熱ホール効果）
著者 :
T. Yokoi†, S. Ma†, Y. Kasahara*, S. Kasahara, T. Shibauchi, N. Kurita, H. Tanaka, J. Nasu, Y. Motome, C. Hickey, S. Trebst, and Y. Matsuda*（†：equal contribution、*：責任著者）
DOI :
10.1126/science.aay5551 outer
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「May Storm Day.: メイストームデー。」

今日は何の日　５月１３日

メイストーム・デー（5月13日 記念日）
2月14日の「バレンタイン・デー」から88日目、「八十八夜の別れ霜」にちなみ、別れ話を切り出すのに最適な日、別れ話を切り出していい日、などとされる。

「メイストーム」（May Storm）とは、その名の通り「5月の嵐」を意味し、日本において5月頃、主に温帯低気圧の急速な発達により強風や大雨をもたらす気象現象のことである。
「メイストーム」という語は和製英語であり、「メイストーム・デー」（May Storm Day）も日本が起源とされる。

「八十八夜の別れ霜」とは、「立春」（2月4日頃）から80日経った頃の霜害を警戒するという意味があり、88日目の「八十八夜」（5月2日頃）に降りる霜がその季節の最後の霜で、これ以降は降りないとされている。

2月14日の「バレンタイン・デー」、3月14日の「ホワイト・デー」、4月14日の「オレンジ・デー」と恋人に関連した記念日が続き、この日を乗り越えれば、6月12日に「恋人の日」が待っている。





( ノﾟДﾟ)おはようございます、超絶話題な「東京オリンピック２０２０」も、当初の「復興五輪」でもっとコンパクトな大会だったら、・・・・・・・今更ながら、これほど忌み嫌われてはいなかったでしょうに。
















今日の気になる話題は此方です。

IBMが開発した2ナノメートルの半導体技術が、米国にもたらす大きな価値
BUSINESS　　2021.05.08 SAT 15:00　TEXT BY WILL KNIGHT　　WIRED(US)　Business　CPU　IBM

IBMが2ナノメートルプロセスの技術を用いた半導体を開発したと発表した。
ナノスケールのこの小型化技術は未来の電子機器の速度と効率を大幅に向上させるだけでなく、米国にとって経済競争や国家安全保障の点でも重要な意味をもつことになる。



近ごろコンピューターチップの不足が深刻化している。
だが当面のところ半導体メーカーは、さらなるパワーを1つのチップから引き出し続けることになりそうだ。
そのためにはより多くのトランジスターを1つのチップに詰め込む必要があるが、その方法をIBMの研究者が証明してみせた。

ナノスケールのこの小型化技術は、未来の電子機器の速度と効率を大幅に向上させることにつながるだろう。
そして世界最先端のチップの製造という、地政学的にも経済競争や国家安全保障の点でも重要な意味をもつようになってきた分野において、米国が地位を回復する上でも役立つ可能性がある。

チップはますます多様な製品に不可欠になっている。
それだけに、より速く高度なチップを手に入れることが、人工知能（AI）や5G通信技術、バイオテクノロジーなどの重要な分野における進歩を加速させる可能性が高い。

指の爪のサイズに500億個のトランジスター
IBMによると、新技術は500億個の新しいトランジスター（チップが論理演算やデータの保存をするための電子的なスイッチ）を指の爪ほどの大きさのチップに搭載できる。
これは従来のプロセスで可能だった個数よりも3分の2ほど多い。
このチップによってスマートフォンやノートPCの速度は45％向上し、消費電力も従来の最高の設計のチップの4分の1に節減できるという。

「これは極めてエキサイティングな技術です」と、マサチューセッツ工科大学（MIT）でトランジスターの新技術を研究する教授のヘスス・デル・アラモは言う。
「未来へのロードマップを前へと推し進める、まったく新しい設計です」

新しいトランジスターをつくるには、チップの機能を単にシリコンにエッチングするだけでなく、それらを重ね合わせなければならない。
そこで半導体メーカーは2009年、「FinFET」と呼ばれる設計を用いて立体構造のトランジスタをつくり始めた。
FinFETでは、平らな表面ではなく垂直の薄いフィンを通って電子がトランジスターを通過する。

IBMの設計はこのFinFETをさらに進化させたものだ。
具体的には、トランジスターを半導体材料の中を通るナノシートの形でケーキの層のように積み重ねている。

IBM researchのディレクターでシニアヴァイスプレジデントのダリオ・ギルによると、このトランジスタの開発に際しては製造プロセスのさまざまな段階におけるイノヴェイションが必要だったという。
この研究はニューヨーク州オールバニーにあるIBMの研究所で、ニューヨーク州立大学や大手半導体メーカーと共同で進められた。

半導体の画期的な進化
IBMは14年に半導体製造事業を売却したものの、次世代チップの素材や設計、製造技術の研究に資金を提供し続けている。
同社はその技術を半導体メーカーにライセンス供与することで収益を上げる計画だ。

半導体メーカーは数十年にわたり、チップからさらに高い性能を引き出すべく部品の小型化に注力してきた。
小型化すれば、より多くの部品をチップに載せることができ、効率と速度が向上する。
一方で、新世代のチップを完成させるには、とてつもない技術が必要になる。

現在の最先端のコンピューターチップは、極端紫外線リソグラフィ（EUV）を使ってシリコンをエッチングするプロセスでつくられており、可視光の波長よりも微細な形状をつくることができる。
このプロセスは「7nm（ナノメートル）」と呼ばれているが、トランジスタの積層化をはじめとするチップの製造技術が変化したことから、もはや部品の大きさを表しているわけではなく、採用されている技術の世代を反映したものとなっている。
今回IBMが開発したチップは、3世代先を行く「2nm」と呼ばれるプロセスを使用している。

この方法でつくられたトランジスターをIBMが初めて披露したのは17年のことで、5nmのプロセスだった。
2nmに移行するまで4年かかったという事実は、関連技術の習得がいかに難しいかを示している。
世界最先端の半導体メーカーは既存のアプローチを使って5nmのチップをつくり始めているが、限界が近づいているように見える。

市場分析を手がけるVLSIリサーチの最高経営責任者（CEO）のダン・ハッチンソンによると、3Dコンポーネントの製造には間違いなく新しい製造技術が必要だという。
それでも「IBMは最も難しい部分を成し遂げました。
チップ業界にとってまさに画期的なことです」とハッチンソンは語り、IBMが発表した性能向上の数値は控え目だとも指摘する。

ムーアの法則への挑戦
半導体製造の進歩に関しては、有名な法則がある。
インテルの共同創業者ゴードン・ムーアにちなんで名付けられた「ムーアの法則」で、1つのチップに搭載できるトランジスタの数はほぼ2年ごとに倍増するというものだ。
半導体メーカーが製造技術や新たな電子的効果の限界に挑むなか、技術者は10年以上も前からムーアの法則の終焉を恐れてきた。

このため、新世代のチップを製造する際の技術的課題に対応することは、極めて重要になりうる。
かつては世界の最先端を行く半導体メーカーで現在も米国では最も進んでいるインテルは、製造工程におけるEUVの採用に苦戦した結果、近年は台湾積体電路製造（TSMC）やサムスン電子の後塵を拝している。

米国はサイバーセキュリティや貿易問題を巡って中国に制裁を科してきた。
この制裁によってファーウェイ（華為技術）のようなテクノロジー企業は最新のチップを購入できなくなり、同社はスマートフォン事業の売却を検討していると報じられている。

「これは米国が大きく遅れをとっていないということだけでなく、場合によってはむしろ先行していることを示す重要な兆候です」と、ハッチソンは言う。
「オールバニーのIBMの研究グループはこの10年、この種の研究の場としては最高の拠点のひとつでした」

インテルの新たなCEOであるパット・ゲルシンガーは今年3月、IBMとの共同研究の合意を含む再建計画を発表している。
今回のIBMの発表について、インテルはコメントを拒んでいる。

実用化には数年？
ここ最近の動きは、シリコンチップが世界経済における重要性を増している事実を如実に示している。
新型コロナウイルスのパンデミックによる経済的ショックにサプライチェーンの混乱、米国によるチップを巡る制裁が引き起こした買いだめ、製品に搭載される最先端チップの需要の高まりなどが相まって、多くの業界でチップ不足が起きているのだ。

なかでもパンデミックの間は新車の需要が落ち込むと予想していた自動車メーカーは、多大な影響を受けている。
チップの供給を待つ間、多くのメーカーが工場の閉鎖を余儀なくされている状況だ。

MITのデル・アラモによると、IBMが新しいトランジスターをつくるために使った技術を半導体メーカーが実用化するには数年かかるだろうという。
インテルと並ぶ世界有数の半導体メーカーであるサムスンとTSMCは、いずれもナノシートトランジスター技術を採用する意向を示しているが、まだ生産には至っていない。

それでもデル・アラモは、IBMの新たな取り組みがムーアの法則が働き続けることを示していると考えている。
「ムーアの法則は、まだかなりの期間は生き続けるでしょう。
それに今回のIBMのアーキテクチャーは、その道筋を示しています」と、彼は言う。
「製造過程で非常に難しい課題と学習曲線が生じるでしょうが、この最初の困難な段階を乗り越えれば数世代先まで楽に進めるでしょうね」






















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