続きです!
「セカイノカタチ」を理解するための書籍シリーズです!
とは言え、十数年前から繰り返し紹介しているコアな本を次々と紹介しました。
ユーザーイリュージョンであったり、「宇宙をプログラムする宇宙」、「神は数学者か?」、そしてサイモン・シンのシリーズ(「代替療法」は除き)、「ブラックホール戦争」そして、リプレイも!
その続きです!(というのも、字数制限でまた投稿ができませんでした)。
そして、テッド・チャン!
この映画「Arrival」はきわめて重要です。時間は流れません。
そして劉慈欣による傑作「三体」!(こちらも字数制限のため、2と3はリンクを貼りません)
なんかアマゾンリンクばかりになりますが、どれも必要なものばかり(とは言え、いま思いついたままに書いていますが!)
「いやいや、専門書も紹介してくださいよ」という声があるかと思うのでファインマン物理学を紹介します!!
これは名著!
とは言え、僕は竹内薫さんの見事な解説本から入りました!!
(ファインマン物理学は1巻から5巻までアマゾンリンクを貼りたいのですが、またもや字数制限のために5巻だけを!)
そしてもう少しリアルなことが学びたい方はこちら!
ファインマンじゃないですが、我々は作ったものしか理解できません。創りましょう!
たとえば、量子計算と量子情報の起源について書きつつ、今後重要になってくる非クローン化定理(複製不可能定理, no-cloning theorem)の説明というか紹介が以下のようにシンプルにされています。教科書は大事です!重要なことを丁寧に次々と説明してくれます!
量子力学の法則は簡単である専門家にとっても非直観的であり、量子力学をよりよく理解したいという物理学者の長い間の夢の中に、量子計算と量子情報の起源が見出される。(略)量子力学に対する我々の直観を研ぎすますツールを開発して、その予測を我々にとってわかりやすいものにすることが、量子計算と量子情報の目的の1つである。
例えば、1980年代初頭に最子効果を用いて信号を光より速く送ること。ーーEinsteinの相対性理論により絶対に禁じられていることーが可能かという疑問が提起された。この問題の答えは未知量子状態のクローン(コピー)を作ることが可能かどうかで決まることがわかった。もしもクローン(clone)が作られれば量子効果を用いて光速より速く信号を送ることができるであろう。しかしながら(読者の前にある言葉とそれがどこから来たかを考えるとすぐわかるように)古典情報ではいとも容易であるが、量子力学では一般にクローンを作ることが可能でないことがわかった。1980年代初期に発見されたこの非クローン化定理(複製不可能定理, no-cloning theorem)は初期の量子計算と量子情報における成果である。それ以来非クローン化定理は精密化され、今では量子クローン化デバイスが(当然不完全にではあるが)どこまでうまく動作するかまで理解できる概念上のツールになっている。さらに進んで、このツールは量子力学の他の側面を理解するのに用いられている。(pp.5-6 『量子コンピュータと量子通信Ⅰー量子力学とコンピュータ科学』)
要約を以下に!(そして今回の記事タイトルはこちらの要約の翻訳から!)
Abstract
If a photon of definite polarization encounters an excited atom, there is typically some nonvanishing probability that the atom will emit a second photon by stimulated emission. Such a photon is guaranteed to have the same polarization as the original photon. But is it possible by this or any other process to amplify a quantum state, that is, to produce several copies of a quantum system (the polarized photon in the present case) each having the same state as the original? If it were, the amplifying process could be used to ascertain the exact state of a quantum system: in the case of a photon, one could determine its polarization by first producing a beam of identically polarized copies and then measuring the Stokes parameters1. We show here that the linearity of quantum mechanics forbids such replication and that this conclusion holds for all quantum systems.
A Single Quantum Cannot be Cloned (Nature, 1982) by W.K. Wootters & W.H. Zurek(リンク先は科学雑誌Nature)
要約
特定の偏光を持つ光子が励起された原子と遭遇すると、通常、その原子が誘導放出によって第二の光子を放出する確率がゼロではない。この光子は、元の光子と同じ偏光を持つことが保証される。しかし、この過程または他のいかなる過程によっても、量子状態を増幅する、すなわち量子系(本例では偏光光子)の複数の複製を生成し、それぞれが元の状態と同じ状態を持つようにすることは可能だろうか?可能であれば、この増幅過程を利用して量子系の正確な状態を特定できるはずである:光子の場合、まず同一偏光を持つコピーのビームを生成し、その後ストークスパラメータを測定することで偏光を決定できる。本稿では、量子力学の線形性がこのような複製を禁じていること、そしてこの結論が全ての量子系に当てはまることを示す。(DeepL訳)












