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はてなキーワード:トンネル効果とは
「現実はラジオ」これは心理学と響き合う言葉だね。ラジオは多くの「周波数」を同時に空間に存在させている。
しかし、私たちはチューナー（受信機）をどの周波数に合わせるかによって、どの音楽（現実）を聴くかが決まる。
この考えを人間の意識や注意に置き換えると「私たちは全ての現実の可能性の中から、注意というチューナーを使って、ある特定の現実を聴いている」という発想になる。
物理的な意味で「現実＝電磁波」ではない。しかし、観測者効果や量子重ね合わせの概念が、この比喩の根拠のように感じられる。
量子力学では、粒子は観測されるまでは複数の状態を同時に持つ（波動関数が未収束）。観測（＝注意）によって、その波が「特定の状態」に収束する。
つまり、「注意を向ける＝周波数を合わせる」ことで、可能性の中の一つの現実が確定するように見える。
もちろんこれは哲学的な拡張解釈であって、科学的に厳密ではない。
注意や意識は確かに「焦点」を持つ。何に意識を合わせるかで、世界の体験は大きく変わる。
ネガティブな思考にチューニングすれば暗い放送を聴き、希望や創造にチューニングすれば、別の世界を聴く。
| 観点 | 比喩の正確さ |
| 物理学 | ❌ （直接的には正しくない） |
| 意識論・心理学 | ✅ （極めて秀逸な比喩） |
| 哲学・スピリチュアル | ✅（象徴的に深い真理を含む） |
さて、一つ問おう 🎓
A.干渉
B.トンネル効果
D.超伝導
どれだと思う？
2025年のノーベル物理学賞は、マクロな量子トンネル効果に授与されました。
この受賞を予想していた人は多くないかもしれません。
一体これは何でしょうか？なぜ重要なのでしょうか？そして、誰が受賞したのでしょうか？
この賞は、ジョン・クラーク、ミシェル・デヴォレ、そしてジョン・マーティニスに贈られました。
論文は、マクロな量子トンネル効果が実在することを示す結果を提示しました。
量子トンネル効果は、量子粒子が十分なエネルギーを持っていなくても、障壁を通り抜けることができる現象です。
量子特性を持たない場合、粒子は閉じ込められてしまいますが、量子特性を持つことで、障壁を漏れ出ることができるのです。
量子トンネル効果の最もよく知られた応用例は、おそらく電子トンネル顕微鏡でしょう。
これは、電子が顕微鏡の先端にトンネルすることで、物質の表面を原子ごとに探査します。
今年のノーベル賞受賞者3名は、この効果が粒子の大きな集団でも起こり得ることを突き止めました。
「マクロ」と聞くと、家のような大きなものを想像するかもしれませんが違います。
このワイヤー内の電流は何百万もの電子から構成されており、単一の電子レベルと比較すると非常に大規模です。
彼らが示したのは、ワイヤー内の電流の集団的な振る舞いが、文字通りのギャップである障壁をトンネルできるということです。
この現象が起こるには、電子が単一の量子状態として振る舞う必要があるため、ワイヤーは超電導状態でなければなりません。
これは、ワイヤーを絶対零度近くまで冷却する必要があることを意味します。
ノーベル賞受賞論文内の図では、ワイヤーが冷却されるにつれて、量子効果なしでは不可能な振る舞いを電流が示すことを示しています。
この効果の重要性、そしてノーベル賞が授与された理由として、彼らの発見から40年で、量子物理学をマイクロチップの領域にまで移行させたことが挙げられます。
その中で最もよく知られているのが、おそらく量子コンピューティングでしょう。
電流がトンネルできるようになると、オンとオフの両方の状態を同時に持つ電流が可能になり、これが量子ビット（キュービット）を生み出します。
Google、IBM、Amazonなどが使用している超電導回路を用いた量子コンピューターは、1985年の実験とまったく同じ技術を使っているわけではありませんが、そのルーツは1980年代のこのグループの業績にあります。
この効果は、電流を妨害する可能性のある暗黒物質粒子を探す実験にも使われています。
1980年代に彼らが実験を行った当時、量子物理学はほとんど哲学的なものでした。
二つの場所に同時に存在する物体や「不気味な遠隔作用」といった事柄は、具体的なものからあまりにもかけ離れていたからです。
しかし、マクロな量子トンネル効果は、量子物理学を具体的な領域へと移行させた大きな転換点となりました。
今年のノーベル賞について、量子コンピューティングそのものに賞を与えるのではなく、最初の量子コンピューターを可能にした技術に与えられたことは理にかなっています。
一部の理論物理学者は、デヴィッド・ドイチュやピーター・ショアなど、量子コンピューティングに関する理論的な業績が受賞するのではと考えていたため、この結果は少々残念に感じるかもしれません。
真空のエネルギーが量子トンネル効果でエネルギー障壁を越えていわゆる真空崩壊となるやつじゃ。
これまでの観測の結果からはその障壁がとてつもなく高く、量子トンネル効果が起こる可能性もとてつもなく低い。
だから相転移なんてものはまず起こらないと見るのが妥当じゃろ。
ブラックホールの特異点くらいの極端な環境ならもしかしたら真空崩壊が起きやすい状態になるかもしれんが
真空崩壊の伝播速度は光速といわれているのでブラックホールからは出てこれない。
ブラックホール内部を食い荒らしてやがて事象の地平面を越えてくるケースも考えられよう。
ブラックホールから出てこれるなら観測可能な宇宙の外にまで広がる可能性もあるんじゃなかろうか？
真空崩壊の表面は高エネルギーの境界がありその境界を生身の体で跨ぐことはできんのじゃ。
仮に跨いだとしても物理法則の違う空間ではやはりこれまでの物質としての形状は保っていられないらしい。
ほんに恐ろしいことじゃ。
まあこれはいくつか観測で実証はされているがまだまだ理論上の現象ともいえる。
今朝も定刻通り、07:17に起床した。
目覚まし時計のベル音はスタートレック：TNGのオープニングファンファーレ。
人類が宇宙を征服する未来の幕開けにふさわしい一日が始まった。
朝食はいつも通り月曜日プロトコル、オートミール＋ミルク（非乳製、アーモンドベース、糖分ゼロ）。
電子レンジの加熱時間は93秒。これを理解できないルームメイトには、教育の必要性を感じる。
今日の研究は、11次元におけるM理論とエキゾチックブレーンの安定性に関するもの。
僕の推測では、コンパクト化された6次元カラビ-ヤウ多様体の捩れ構造が、実はフェルマーの最終定理の証明と同様に、代数幾何ではなく物理的必要性から導かれるのではないかという示唆があった
（もちろんこれは未検証だが、僕の知能指数（IQ：187）を鑑みれば十分あり得る仮説だ）。
昨晩、改めてエヴァンゲリオン新劇場版：破を鑑賞。Mark.06の登場は何度見てもM-theory的多世界解釈を思わせる。
シンジの感情的行動が量子揺らぎのメタファーであることは、僕にとっては明白だが、アパートの隣人にそれを説明した際には「アニメのキャラにそんな意味ないよ」と一蹴された。
彼女が量子トンネル効果も理解していないことは悲しいが、僕は忍耐強い。
午後14:00からはスーパーマン vs Goku議論の再構築作業。
僕の結論では、超サイヤ人ブルーのGokuでも、赤い太陽下のスーパーマンには敵わない。
これには、相対性理論の観点からエネルギー保存則と重力場の影響が無視できない。
ルームメイトがまた僕の席に座った。ソファの右端、第三クッション部分は僕の所有権が確立されたゾーンである。
2. クッションの形状メモリ変化（僕の体重に最適化されている）
3.スターウォーズ公開時の位置的視野最大化条件における最適視点であること
それでも彼は「ちょっと座っただけ」と弁明した。全くもって許容できない。
宇宙の根源的秩序とは、場の理論と人間関係の両方に存在する。僕はその秩序の守護者であり、超弦理論とアニメ考察、そしてソファの座席を通じて、それを日々証明している。
07:00 – 起床
通常通り7:00に目覚める。これは人間の生体リズムに最適な時間だと科学的に証明されている。
もっとも、隣人はこの理論を受け入れず、毎朝「うるさい！」と言いながら枕を投げてくる。
彼女の反射神経は驚くべきほどに発達しているが、物理学的には彼女の投擲能力には改善の余地がある。
空気抵抗と重力の計算をして最適な投球角度を説明しようとしたが、「今すぐ黙れ」という短い一言で議論は終了した。
朝食（オートミールと正確にミルク125mlのシリアル）を摂りながら、10次元時空におけるDブレーンの振動が、なぜ特定の条件下でエントロピーの異常な変化を示すのかについて考えた。
超弦理論では、Dブレーンはストリングが終端する膜のようなものだが、最近のシミュレーションでは特定のエネルギースケールで局所的なカオス的振る舞いを示すことが示唆されている。
しかし、これはボルツマンのエントロピー増大則と一致しないように思える。もしこの現象が実験的に観測された場合、それはブラックホール情報パラドックスと関連している可能性がある。
08:15 – 隣人の乱入
考察の途中で、隣人が「また何かブツブツ言ってるの？朝からブラックホールとかやめてよ」と言いながらキッチンに入ってきた。
彼女が物理学の深遠な問題に無関心なのは今に始まったことではないが、それでも毎回失望を隠せない。
「ブラックホールの情報パラドックスは物理学最大の未解決問題の一つだ。もし理解できれば、宇宙の根源すら解明できるかもしれないのに」と僕は伝えた。
彼女はため息をつきながら冷蔵庫を開け、「とりあえずコーヒーを淹れてくれる？」と言った。
非対称な労働分配に納得がいかないが、彼女の認識力を考慮すると、これは教育的活動と考えよう。
10:00 –ゲームタイム（スーパーマリオ64の最適ルート解析）
超弦理論の考察の後はリラックスの時間だ。今日はスーパーマリオ64の「16スターRTA（Real-Time Attack）」の最適ルートを再検討した。
現在の最速記録は14分台だが、僕は独自の数理モデルを用いて、壁抜けの確率を最適化し、タイム短縮の可能性を模索している。
マリオのヒットボックスと壁の衝突判定を解析し、量子トンネル効果的な抜け方ができないか計算してみたが、残念ながらゲームエンジンの整数演算による誤差が問題を引き起こしていた。
今日は月曜日なので、タイ料理（正確にはパッタイ）の日だ。友人の配膳が1.2cmずれていたため、食べる前に修正を求めたが、彼は「ちょっとくらいずれてても大丈夫だろ」と言った。
「1.2cmなら許せると思うかもしれないが、宇宙の誕生がプランク長の揺らぎから始まったことを考えれば、すべてのズレが宇宙的な影響を持ちうることが理解できるはずだ。」
彼は黙って僕の皿を直した。やはり物理学の重要性を理解することは食事のクオリティにも関わるのだ。
18:00 – 隣人との予期せぬ遭遇
隣人がソファに寝そべりながら、Netflixでドラマを見ていた。
僕は冷蔵庫からボトルウォーターを取り出すために立ち寄ったが、彼女が「ちょっとだけこのドラマ見てみない？」と言った。
通常なら無視するが、今日は気分が良かったので「どんなテーマだ？」と尋ねた。
「不合理だ。ゾンビが物理的に成り立つ可能性はほぼゼロだ。細胞のエネルギー供給が断たれたら、運動など不可能だし、腐敗による神経系の崩壊もある」
「それは受け入れられないが、現代社会の終焉に関するシミュレーションとしての価値があるかもしれない。見てもいい。」
こうして、僕は隣人と一緒にドラマを見ることになった。彼女がポップコーンを僕の手に押し付けてきたが、バターの分量が通常の標準値（5g）を超えていたため、慎重に食べることにした。
今日も僕の知的探求とルーチンの完璧な遵守によって、良い一日となった。唯一の例外は隣人との予期せぬ遭遇だったが、これも統計的には想定内だ。
AMD（Advanced Micro Devices）の創業者ジェリー・サンダース氏は『真の男はファブ(自社工場)を持つ』と言っている。
冗談のような口上で始めたが、実際問題として今の半導体業界で自社工場を持つというのは巨額のギャンブルだ。
2000年頃に導入された銅配線(180-130nmプロセス)以降、半導体の製造プロセスは『単純に縮小すればいい』というものではなくなり、
電子のトンネル効果によるリーク電流の増大対策(90-65nm)、HKMG(45-32nm)、FinFET(22-10nm)、SADPおよびSAQP(10-7nm)、EUV(7nm以降)、GAA(5nm以降？)といった新技術をその都度導入してきた。
当然ながらそれらの技術の開発と導入にも巨額の費用がかかるわけであり、その開発費用を払えずに多くの会社が脱落してきた。
7nmではとうとうGlobalFoundries(AMDの工場部門が分離された会社)が脱落することとなったし、脱落はしなかったものの“王者”インテルですら10nmへの移行では大きなもたつきがあった。(ので10nmは中継ぎですぐに7nmに移行するような計画になっている)
結果、ロジック周りの先端プロセスを利用できる会社はどんどん少なくなり、現在ではインテル以外では台湾のTSMCと韓国のサムスン電子くらいである。
Intelは一応ファウンダリー（製造委託）をやっているが基本的には自社設計のチップを作ることが中心で、つまりファブレスメーカーが最先端プロセスを使いたい場合はもはやTSMCとサムスンの２択といっていい。
そのような状態になるまで競争に生き残ってきたという点は素直に称賛に値すると思っている。
一方、サムスン電子はDRAMやフラッシュメモリ事業も行っている。
こちらの事業も2018年にはとんでもない価格高騰があった（結果、サムスン電子は2018年の半導体売上ランキングでインテルを抜いて首位となった）が、
それ以外の時期は概して製造プロセスの進化以上に価格下落が激しく（SSDやUSBメモリの価格容量比がどんどん安くなっていったことは皆さんも経験しただろう）、特にDRAMはほとんどの時期で利益はトントンか赤字だったと思われる。
こちらは結局のところ他の会社が脱落するまで我慢するチキンゲーム状態だったわけであり、それを生き残ってきたという事実は称賛に値する。
中国は国家的にこの市場も狙っているようだが米中貿易摩擦などの政治的リスクもある。
もちろん台湾（対中国）や韓国（対北朝鮮）も政治的リスクを抱えているわけであり、これ以上どこかによる寡占が進むという状況は競争的にも地政学的リスクの観点からも良くはない。
その意味で、韓国への好き嫌いはともかくとして、サムスン電子はそこまで嫌いではないというのが一人のウォッチャーの感想である。
波動関数φという概念は、雑に言うと「ある位置xに粒子が存在する確率」を計算する式。
粒子の「運動」を「確率」で表す、「粒子と波動の二重性」の概念がまずややこしいですが、その辺はコペンハーゲン解釈とかでググってください。
この波動関数を計算するのが以下のシュレディンガー方程式。
Hφ=Eφ
これがシンプルな見た目に反して地獄のような式で、簡単な原子について計算するだけで物理系の大学生が持つあらゆる技術を駆使してちょっと足りないレベルの数学知識が必要になる。
頑張って解くと、φの答えがたくさん出てくる。それに対応するエネルギーEもそれぞれ計算できる。粒子はエネルギーが低くなる波動関数を優先して動いて、これが電子配置の概念とかに繋がる。エネルギーを与えて物質が何かしら変化することも説明できる。ここまでがシュレディンガー方程式の解説。
トンネル効果は粒子の動きは「確率」で表されるものなので、確率のゆらぎによって越えれないように見える壁を越えうるって話。
というわけで、ちゃんとやりたいなら大学レベル(以上？)の数学知識がいりますが、概念を理解することの方が大事だと思うのでまずは省略してもいいと思います。数学は地道に勉強するとして、新書とかでこんな感じの簡単な解説を色々読んでみるのはどうでしょうか。何やるにしても数学は後からついてくるスタイルでいいと思います。
中学1年ですが、大学のオープンキャンパスで量子力学の話を聞きました。トンネル効果という話が不思議で面白かったのと、シュレディンガー方程式と波動関数がなんだかすごそうだという感想です。
シュレディンガー方程式について調べてみましたが、よく分かりませんでした。本屋で量子力学の本を立ち読みしてみましたが、シュレディンガー方程式というものがある、と、突然説明があったので、量子力学を勉強する前にシュレディンガー方程式を別に勉強しなければならないのでしょうか？
例えば勉強の流れとしては、
中学の数学→高校数学→大学数学→シュレディンガー方程式の学問→量子力学→トンネル効果の学問
のような感じで勉強すればいいのでしょうか？
オープンキャンパスの時に大学の先生に質問したかったのですが、質問の機会がありませんでした。
ネットで量子力学の前に何を勉強すればいいのか調べると、色々な意見があって正解が分かりませんでした。
「もう一度言うが俺がフィルタリングしてるのは「食えないレベルの店」。」
これが現状のレビュー機能ではできないっつってんのにまるで伝わってない。
「食えないレベル」って「ABCの辛さ耐性」くらいに個々人で最低ボーダーが違うっつってんだけど？
なんでお前がこれからこの先出会うのが誤差範囲で済まない場合があるって想定できないんだ？
誤差範囲っていうが、範囲が広がれば誤差に収まらない以上信頼性も糞もないだろ。
どうやって誤差になるかならないかの揺れ幅をお前が、お前が人為的に操作するわけ？
自分の舌を失敗した店に入ってからチューニングでもできんのか。ならやっとけやその1000円ビュッフェでも。
というか現実問題としてお前は糞不味い店に当たって失敗してんじゃねーか。
フィルタリングしてるのは…ってできてねーじゃねーか。何、事実捻じ曲げてんの？
アニメ見すぎだろ。
その誤差範囲に該当する主観の差異が存在するが故にお前は失敗したのに、
まだ目が覚めないでこの件に対しての解答が「たまたま悪いやつに当たっただけなのでこれからもボキはレビューを信頼しまァす！！」なの？
普通に考えたら個人差で揺れ動いてしまう要素を除外してレビューを参考の1つにするって考えに至ると思うんだけど、
なんでまた失敗したらその時は運！あとは誤差範囲がボキを守ってくれる！なの？
天使なの？
味覚障害になれば何食っても同じだから病気になることから目指せば？
毎回鼻つまんで食うとかでもいいんじゃないの？
鼻つまむだけならコスパよくね？妙案じゃね？
いや、まあ、おかげで失敗しても何で壁に向かって直進し続けるのか？
という疑問の答えが見つかったからお礼言っとく。
要するに「たまたま壁に衝突してしまっただけで、俺がトンネル効果で壁抜けできなかったのは誤差範囲」ってことでしょ？
頭うち付けまくって脳みそこぼれるまで「反省、反省っと」とブツブツいいながら激突繰り返してればいいと思うよ。
根本的にヒューマンエラーが発生するそのフィルタリング方法を捨てない限りは
この先全く同じ失敗にぶち当たるのに結局調べるのにコスパ掛かるからって理由だけで
楽な方に、楽な方にって、向っていって壁に頭突っ込ませるんだよね。
あと食べログを代表としてグルメレビューの操作とかどこでもいくらでもやってっから。
なんで失敗しても反省というか建て直しに失敗していくのか理解できたわ。
自分が曲がるのに失敗した道をそもそも間違えてるから正解にたどり着きようがないんだわ。
「俺は運が悪かっただけ」
