OSAKA UNIVERSITY GUIDEBOOK 2015
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特集教育システム教育環境インフォメーションPersonよくある質問?!井元先生は、どんな高校生でしたか?三度のメシより数学とピアノと作曲が好きでした。体育系部には属していませんがテニスや卓球も好きでした。QA世界最初の量子情報シンポジウム(1993年)に、欧米以外からただ1人参加。夢は、量子力学を駆使した前代未聞の知的情報通信を世界規模で行うこと。 人類はつねにこの世の謎に挑戦してきました。「宇宙の起源は何か?」「究極の素粒子(達)は何か?」「生命とは何か?」「人間の思考のメカニズムは何か?」。文明が興ってこのかた、人類は絶え間なくこれらの問題の解明に明け暮れ、少しずつ成果を蓄積して来ました。そのなかで現在最重要のものとして、「量子力学」を挙げることができます。量子力学を計算道具として使うことにかけて人類は優等生となりましたが、それを理解して自家薬籠中の物にしているかと言えば、じつはまだ発展途上なのです。 量子力学は1世紀近く前に生まれました。しかしその新機軸として、今から約40年前に生まれ、約30年前に研究コミュニティが形成され、約20年前に世界的にも知られるようになった分野があります。量子力学と情報理論が結婚して生まれた、学問上の突然変異とも言うべき「量子情報科学」です。一見関係のなさそうなこの2つが結びついて、量子コンピュータ、量子テレポーテーションや量子暗号など、次々と新概念が生まれました。これらの新概念がそれまで思いつかれることがなかったのは、直観に反する量子力学の理論に由来します。 たとえば光が眩しければ、サングラスを通して弱めることができます。もっと弱めたければ、何重にもサングラスを通せばよいのです。ところがこれを進めると、「これ以上弱い光はない」段階に達します。そのような光の最小の塊は「光子」と呼ばれるのですが、これをさらにサングラスに通すとどうなると思いますか?光子は2つには割れないので、「透過率に等しい確率で通過する、または(1-透過率)の確率で通過しない」となるのです。もし人間の目が光子1つ1つを感じることができたのならば、こんな量子力学も不思議だとは思わず、むしろニュートン力学のほうを不思議だと思うでしょう。五感では直接経験できないため、量子力学は理解しがたいのです。 幸いにも人間は、五感で感じられないことを五感の範囲にたぐり寄せて議論することができます。聞こえなくても超音波の存在を信じることができ、見えなくても紫外線や赤外線の存在を信じることができ、触れることができなくても原子の存在を信じることができるのは、それらを感じることのできる実験装置を作って、私たちの五感でわかるように実験結果を表示できるからです。その結果を謙虚に受け入れ、五感で直接感じられないところで起きている法則を探して受け入れる。このようにして量子力学は誕生しました。五感で経験することができない量子力学の難しさ。一見無関係なものを結びつけ、新しいことを生み出すために。 ひとたび量子力学が定式化されれば、あとはそれを計算道具として使うだけです。使っているうちにそれが新しい感覚となります。皆さんはエネルギー保存則に慣れているので、不思議だとは思わないでしょう。それは高校で問題をたくさん解いているうちに、感覚として身につくからです。じつは量子力学も、大学1~2年生で問題を解いているうちに感覚だけは身につきます。しかし、経験的に当たり前で何の不思議もない現象も、よく考えると理解していない、ということはよくあることです。問題は、それを理解しなければその先の展開に結びつけられないということです。これは専門家にも(いや専門家だからこそ)ありがちなことで、量子力学と情報理論など、一見無関係なものを結びつけることがいかに難しかったか。しかし、それをやらなければならないのです。新しいこととは、一見無関係なものを結びつけることで生まれます。それを行うためには、「キミは物理の学生だから物理だけをやっていなさい」といった文化ではダメなのです。「キミは生物の学生だから物理なんかに興味を持ってはいけない」といった文化では、生物物理の分野で世界から遅れをとるばかりです。 学部→大学院→ポスドク→研究者・技術者という推移のなかで、一度も所属研究室を変えないという事態は、日本ではあっても欧米では考えられないことです。所属を変えないとどうなるか。そのテーマの第一人者にはなっても、そのテーマが陳腐化したときに不要な人間になってしまうのです。一方、所属を変えるとどうなるか。変わるときは苦しいものです。後輩に教えを乞わなければならないし、論文もゾロゾロとは書けません。新しいテーマで知られるようになるにも努力がいるでしょう。しかしその結果、陳腐化からは無縁でいられるのです。うまく行けば、新分野の開拓者にもなれます。さぁ、あなたはどういう人間になりたいですか?光衛星通信量子暗号端末量子暗号端末量子中継器量子コンピューター量子中継器光ファイバー通信ノイズノイズノイズ11

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