科学者雑談: 量子

最近、谷崎潤一郎の「途上」という初期の頃の短編小説は日本文学の中で「確率」の概念を導入した初めての小説であるという評価を教えてもらった。個人的には、谷崎潤一郎の「陰翳礼讃」という随筆が好きで、日本から旅立った友への餞別で送った本である。谷崎潤一郎の文章に込められた世界観からは「新しい概念」を導入していこうという感じがする。

私はひょんなことから、「乱数」というものを研究することになったのだが、「乱数」と「確率」はきってもきれない関係にある。私の研究は突き詰めると、「自然現象の中に確率概念があるのだろうか？」という問いに尽きる。これは私個人の研究課題であって、日本に「確率」という概念がどのように日常に根付いているというのは非常に興味深い。

天気予報で毎日聞く「降水確率」。「２０％」くらいなら、今日は傘を持っていかなくても良いと感じられているのは何故なのだろうと思う。

また、あまり良い例ではないが、下記の竹中平蔵氏が東日本大震災後の地震に関する「確率計算」に端を発したウェブ上の考察は「竹中平蔵氏の確率論」と呼ばれていて、日常的には「確率」の概念が根付いていないことを露呈させたと思う。

３０年で大地震の確率は８７%・・浜岡停止の最大の理由だ。確率計算のプロセスは不明だが、あえて単純計算すると、この１年で起こる確率は２．９%、この一カ月の確率は０．２%だ。原発停止の様々な社会経済的コストを試算するために１カ月かけても、その間に地震が起こる確率は極めて低いはずだ。
— 竹中平蔵 (@HeizoTakenaka) May 9, 2011

「あえて単純計算すると」というところの意図は分からないことは注意したい。ただ、「モンティ・ホール問題」の時は、どのように考えるのか？ということは知りたいが、「確率」に騙されることは多い。

最近、コロナ禍になって、再び、「％」ということを耳にする機会が多くなってきた。今回の話は、統計学に基づくもの。

「おそらく同じであろう」というサンプルから少数回の試行だけをすれば、きっと、「おそらく同じであろう」というサンプルの中の確率を推論することが出来る。

というロジックに基づいている。実証データにおいて、「おそらく同じであろう」ということをどのように検証すれば良いのかという画一的な方法論があるわけではないと個人的には認識している。ただ、個々人にとっては、「統計学」に基づいた「確率」が問題ではない。「かかる」か「かからない」かの問題であり、最近、話題のワクチンの副反応の問題も「出る」か「出ない」かの問題と極端に捉えることも出来なくもない。一人一人が「サイコロ」を振って、「当たり目が出るか出ないか」ということに依存した世界観が嫌だという意見もあってもおかしくないし、いくら統計学に基づいたものであっても、個々人に起こってしまった問題は別問題である。この観点は、哲学者であるマルクス・ガブリエルの著書でも指摘されている。「統計学」に基づきすぎた価値判断ばかりに囚われていると、目の前で起こってしまっている現象に対して対応できなくなる可能性も指摘されている。どうやったら、「％」というものの日常的な感覚を会得できるものだろうか？

はじめまして、理論物理学者の鹿野　豊と申します。これから１人の科学者の目線で雑談するようなブログを書いていきたいと思います。

何故、このブログを始めたのか？

　今は大学教員をしていますが、大学教員の半分の仕事は「研究者」としての顔です。ちなみに残り半分は「教育者」としての顔です。「研究者」としてのアウトプット形態は、昔より「本を執筆する」か「論文を書くか」ということでした。文章の形で書き残すことで、当時獲得した「知識・知恵・概念」を他に伝授してきた経緯があります。一方で、「大学」のような出会いの場に人が集めれなくなってしまった今日、自分自身が考えていることを書き残していこうかなと思い立ち、このブログを始めてみました。１週間に２回くらい更新できればいいなと思っています。

今までどのような研究をしてきましたか？

　私の研究者としての目標は、「自然現象はどこまで観測出来るのか？」ということを定量的に明らかにすることです。特に、「時間は測定可能か？」ということに興味をもっています。

　大学院生時代は、「量子情報科学」と言われる分野の中で、量子力学という法則を基礎として、どこまで精密に量子力学的に振る舞う現象は測定できるのか？ということを目標にする「量子測定理論」と呼ばれる分野を研究していました。更には、ランダムウォークの量子力学的な模写で始まった「量子ウォーク」と呼ばれる分野に出会い、数理物理的なアプローチから「量子ダイナミクス」を模写するとは何かということを探索してきました。学位取得後、量子ウォークや量子測定理論は自然科学を解き明かすための理論なのか？と疑問に思うようになり、量子測定理論で培った道具だてを用いて、「光物性理論」と呼ばれる分野で光の言葉で自然現象を解き明かすということをやってきました。その中で、異なるタイムスケールを記述する理論体系があまりないこと、実験的な道具が揃っていないことに気づき、「ハイブリッド量子計測科学」と個人的には呼びたい、複数の測定対象に対して精密巧緻な方法を開拓していきたいと思っています。このような手法を開拓していくと、測定データが非常に膨大となり、「実データを取り扱う手法」を開拓する必要に迫られてきました。そのため、理論的な枠組みや統計的な手法を用いて、現象・データを「タンジブル (tangible)」にするための手法論を研究しています。大学院時代に「量子情報科学」を研究していたことから、量子計算機の理論的な側面での開発に携わることになり、「乱数生成方法」を用いた量子ハードウェアの評価方法の研究を開始しました。そうやって研究している内に、「乱数とは何か？」という根本的な疑問にぶち当たり、現在は「量子乱数」自体も研究を行っています。

　一見、研究対象がフラフラしているような感じがしますが、「時間」も「乱数」も数学的には記述出来るけれども、どのように検証して良いかが分からないものを対象に「どこまで検証可能か？」という視点で研究を行っています。そのために、解析するための道具がなければ、独自に開拓していくというスタイルです。