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20080511~ 13と7と11の倍数の論理積は13と7と11の積の倍数である。 和ァ・・・
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いらっしゃいませこんにちは、期待値観測するには確率の問題に超絶疎い、量子きのこです
スネーカー師匠


好奇心はあるのにメンタル不足でソレ系の職業に就けなかったので
何か出来ないかと思ったわけじゃないですが
結果的に物理や数学とかの面白さを伝えられたらいいなー
なブログになりました。

このブログをきっかけに、一人でも多くの人が楽しんで物理や数学を学んでくれるとサイワイです。ヽ゚ー゚ノ




サイエンスファンタジーなアニメの感想も書きます。
あまり伝わらないようなことを毎日ぼちぼちやっています。
伝わらない・人を選ぶ内容なので、ついカッとなって今は公開しています。




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※同姓同名の同一人物量子きのこが、pixivにも生息してます。
よかったら覗いてやってください

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・あやや
・ゆかり
・くりやま
・くろねこ




種田さんおかえりなさい

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楽しい楽しいツイッターのせいで!!!!



5状態系の角運動量の固有状態を考えますよ

5行5列の行列で表されるじゃないですか。
固有値を求めて、それから固有ベクトルを規格化して。

まあ規格化した固有ベクトルだから、並べるとユニタリになるわけですけど、
固有ベクトルを求める際の連立方程式って永年方程式じゃないですか。
自由度が1つ余ってるんですよ。

こいつをうまく回してやると、ユニタリでありながらエルミートでもある行列が作れちゃうわけです

例えて言うなら焼肉です。

5つのサイコロステーキが1本の串に刺さっているとしましょう。

これが5本あります。

この5本の串を、サイコロの1面だけあぶるように、90度ずつクルクル回転させると
それぞれ最適な角度で、エルミート行列になりえるんです。おそらく必ずなりえるんです。

行列は焼肉だ!といいますが、まさにそれです。

エルミート行列の固有値を取るだけなので、固有値は必ず実数になるじゃないですか。
そうすると、元の行列が実対称行列ではなく、あくまでエルミート行列なので
固有ベクトルは90度ごとに4つありえるわけです。

これが、もっと一般的な行列で、固有値がカブらなかったら
固有値は5つの複素数として一般化されるでしょう
そしたら、固有ベクトルは90度といった量子化された角度で回るだけでなく
もっと連続的な回転角を持って、最適な角度でエルミートになるでしょう。


ところが、エルミートなので、ぐるっと一周360度の間に0,90,180,270°の4つしか状態がないわけですよ。

エルミート行列だとそこんとこかなり都合が良く、
実際エルミート行列は重宝されます。

だから、行列は焼肉だっつってんすよ!


ところで、ユニタリっつうことは
行列式の絶対値が1なだけじゃなく
個々の固有値も、複素平面の単位円上に必ずあるわけで
ユニタリかつエルミートっつったら
偶数次だったら1と-1が同数
奇数次だったら1と-1の個数が1つ違いでカブってる以外ありえないわけです。

固有値方程式を行列式から求めなくても、想像に難くないわけですよ



そんな行列を量産できるんです。量子力学の知識で。
さあどっちが道具でどっちが使役者したか?数学ですか?量子力学ですか?

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細かすぎて伝わらないダイ・ガード×けものフレンズSS

ノットパニッシャー=たつき監督説

13話付近
アカギンシコウ「角田さん!信じてたのに!なんなんだよぉー!(なんなんだよぉーなんなんだよぉー)」

ヒグママ「ダイガード事業部ぅ!?」

リカオン「オーダーキツいぜ・・・」
アカギンシコウ「ジャパリ・ボスのパイロット降りたいんじゃなかったのか~?」
リカオン「うるせー、今は守らなきゃならないものができたんだよ」

13話付近

四角い佐伯「3か条復唱!!」(ボロォ・・・)
0w0「1つ、効率を重んじるべし!
へヮへ「1つ、マニュアルに従うべし!
TーT「1つ、現場では臨機応変に対処すべし!

 
 
20話付近
「自分は佐伯戦術顧問である!ヘテロダインを撃墜せよ!ヘテロダインを撃墜せよ!」
「翼の折れたイカロスは地上へ真っ逆さまだ!」
ひっかりーかーがーやーくー


・守りたいもの、なんですか
「ジャパリ・ボスが変形・合体するようになったら、我々アホウドリのパイロットはクビになっちゃうんでしょうか・・・´・ω・`」


24話付近
百目鬼「あのへしはダミー!?」



24話付近
大山「フレンズのみなさんを避難させたからといって、あんなもの(OE兵器)を・・・」


仁科おにいさん「待ちたまえ、毒島君。まだアプリがある」

毒島「もう一刻の猶予もありません。OE兵器投下のご決断を!」



26話

丸い佐伯「待ちましょう、毒島さん。」


ヒグママ「ノットパニッシャー、パラシュートの後ろに突き抜けてたじゃない!」
アカギンシコウ「大丈夫だって!ちゃんと的から外して撃ちましたから!それに、
現場においては臨機応変だって・・・」
リカオン「だいたいアカギンはいつも行き当たりばっかりで・・・おいそれってマジか!?」


ビリッ
「「「ギャァァァァ!」」」




ドラマCDえんかい・ウォー
角川重役「大河内は血も涙もないやつだ!
俺は出世したかったぁぁぁぁ!!!
なのに今じゃ駐車場係だ・・・妻も娘もいるのによぉぉぉぉよよよよよ・・・」

佐伯「モノマネやります。「ジャパリボスとセルリアン」ドイー」
角田「ガシャ」
佐伯「ドイー」
角田「ガシャ、ズガガガガーン」

佐伯「モノマネやります。「アカギンと角田」アカギン「食べないでください」」
角田「な、なんだこのカンペは!?食べるってなんだ!?この演目は中止だ!」


角川重役(CV:くじら偶蹄目)「私にもそんな時代があったのよ。チョベry(※2036年の話です)」



小説版
毒島「ダイガード2世の建造が決まった!これからは世界各国も連携して、ダイガードとコクボウガーを」




ライオン!ヘラジカ!ベストマッチ!いぇーい!
「「生きのこりたい生きのこりたい」」

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さっきな、静かな図書館で落ち着いて手計算やった結果を家に帰ってscilabにぶち込んで確認してたんだ。5次行列をがんばって解いてた。

ついうっかり間違えて

P'-inv(P)

と打つところを

P-inv(P)

と打ってみたら、両方とも行列の中身がゼロになって、偶然気づいたんだけど

角運動量の固有状態になるユニタリ行列のx軸成分って
ユニタリでもありながらエルミートでもあったのな!


なんかn次の行列全部に言えそうな気がする。
つまりn状態系すべてのx軸の固有状態がな。

パウリ行列σxを対角化するためのアレ

(|sx+>、|sx->)

だけじゃなかったのか・・・!
まじでびっくりした。

(|sx1>、|sx2>、・・・、|sxn-1>、|sxn>、)←こいつがユニタリ&エルミート

nが奇数だけじゃなく、偶数でも行けそう。ぼちぼち確かめてみるわ。


もしかしたらy成分はy成分で、ユニタリかつ歪エルミートかもしれん
そういや行列式がiになる感じがしたっけ

並べ方次第かなあ。ノルムを維持しつつ符号を並べ替えたら、一意ではない気がする
なんか特徴ありそう

x方向はユニタリかつエルミートときどき歪エルミート??



5次ユニタリの固有値方程式を解いてみたい。
5次とは言っても簡単に解ける形になるはずだ。
代数的にではなくとも、三角関数を使えば解けるような解の公式みたいな条件・・・

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ムシャクシャしてやった。
パラメータや定数として文字を定義するのはまだ諦めていない


5状態・7状態・多状態系の角運動量演算子の行列表現


a=poly(0,"a")
b=poly(0,"b")
a+b
                        !--error 144
指定したオペランドに関する処理が定義されていません.
関数 %p_f_p を確認またはオーバーロード定義してください.

な、なんだってー!?
ウルフラム先生は、ちょーっと複雑にしただけで金要求してくるし


先日の続きで、5状態系に拡張してみた結果

こう定義してしまうと、球面調和関数Lx,Ly,Lzの固有値が揃わないどころか、整数から外れるものが出てしまうので、前提が間違っていたようだ。(背理法)


ということで、以下のように定義してみると
 
Lzを算出するだけで
Lzの対角要素が-2,-1,0,1,2(固有値)であることを利用して


B^2=2*2
A^2-B^2=1*2


の連立方程式が出来上がり、解くことができるようになった。


同様に、7状態系でも

かなり楽ができて

対角要素だけ3つ計算すれば、あとはゼロか符号反転なので計算しなくてもよく

C^2=3*2
B^2-C^2=2*2
A^2-B^2=1*2
の連立方程式ができ、これを解けば、係数は定まる。


9状態系以降も、同様に計算可能。
ただ、パラメータが増えるので、A,B,C・・・などというよりはa1,a2,a3・・・などとしたほうがよいだろう

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どちらもMMDが流行ったことは共通している。百合BLであるところもky

しかし、タイバニに関してはアニメの続編が出るか出ないかさえも答えがわからないのに対し
けもフレに関しては2期自体は確定していて、その2期が出さえすれば
何かしら状況が把握できるという、きちんと期限が設けられているところが
タイバニ難民よりずっと優遇されている点だとは思う。(この先2期の企画自体が倒れなければの話)



しかし、その点、やはり安心感があると思ったのは仮面ライダーだ。
長年の経験による勘をうまく使っていると、あとからだがそう思った。
みな、何かしら感じていた嫌な予感を、しっかりと形にしてくれたと思う。

パッカーンと髪の毛ライダーをエグゼイドの時点で採用したこともそうだし
獣要素を重機で補い、IQはあえて高くして、次のライダーに臨んだのは
経験からくる的確なリスクヘッジではなかろうか

この長年の経験(というより歴史)と、若くて元気があり、現代の価値観を持ったフットワークが軽い少数精鋭の制作体制、どうにかいいとこどりができないだろうか。

しかしそういえば、win-winの関係というのは、裏を返せば必然的に悪循環に陥りやすいという不安定さを最初から埋め込んでしまうということではなかろうか、とふと思った。

たとえばニコ動の有料動画なんかを見ると、
客が多ければどんどん好循環になるが
客が少ないことは悪循環にしかならない。
考えてみれば当たり前のことなのである。
どこかで、折衷案を取らざるを得ないという構造は、一見悲しいようにも見えるが、ネガティブフィードバックという安定性を引き出せる。

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メイドインアビス、作者編。


高山病的なアレ
相対論的なアレ
素粒子論(ヒッグス粒子)的なアレ


定性的な話だけなら、せめて割りとネットに出回ってるかと思ったんですが
コメ見ながらでも高山病的なアレしかまだ見当たらないですね。
相対論的なアレは通り過ぎたし
ヒッグス粒子的なアレはもう少ししてからです。今コメありで2巡目だから。

重い(想い)し蟹のときもだったんですが、やはり、学んでいる人が思うほど素粒子論は花形じゃないんだなあと。

「呪いの正体」のところで「力場」っていってるのがすごくしっくりきたんですが、超個人的すぎたのでしょうか
作者が狙っているのだとしたら、視聴者のみなさんは気づいててあえて何も言わないのでしょうか
もしかして無粋?





冥途インアビスでありmaidインアビスでありmadeインアビスであり
対象は今のところ、レグ1:リコ2のミーニング



そういえばレグはルフィにエースを足したような能力持ってるなって思いました
腕伸ばした状態で火葬砲撃つ場合、エネルギー供給ラインってどうなってるんだろう
めっちゃ頑丈らしいけど、途中でライン切れたら相当危険だよね

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昨日の日記はこちらです。3状態系の量子力学、行列表現です
ユニタリ行列Pの固有値は、僕自身がネタバレを回避するために、まだやってません
手計算かなにかで3次方程式をまず解いてみたいのです。

うろ覚えですが、確かこの量子数の個数って奇数でしたよね。
3次の次が4次すっ飛ばして5次方程式なのはなんだか残念です。

物理法則をやや無視して、無理やり4次のを作って解くのもありでしょうかねえ
2次のパウリ行列でできたんだから4次もできるんじゃ?と期待してしまいます
 
 y 軸方向の球面調和関数

A=[0,-1,0;1,0,-1;0,1,0]
A=A*%i/sqrt(2)

p1=[1/2;%i/sqrt(2);-1/2]
p2=[1/sqrt(2);0;1/sqrt(2)]
p3=[1/2;-%i/sqrt(2);-1/2]
P=[p1,p2,p3]
det(P)
P'*A*P

 
 x 方向

A=[0,1,0;1,0,1;0,1,0]
A=A/sqrt(2)

p1=[1/2;1/sqrt(2);1/2]
p2=[1/sqrt(2);0;-1/sqrt(2)]
p3=[1/2;-1/sqrt(2);1/2]
P=[p1,p2,p3]
det(P)
P'*A*P


ああそういえば、スピン3/2で思い出したんですが
3/2階やほかの半整数階のテンソルってあるんでしょうか。

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たまたま本気出してブログ書いた日の翌日に、たまたまブログサーバの不具合とかが出ると
もしかして俺の人気にサーバがやられたのか!?
だったら本当はもっとお客さん入ってたのに見れてないだけなんじゃね!?

とかありもしない妄想に駆られます。www

 複素数のエルミート行列乗

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どこからどこまで自分で再発見した車輪なのかおぼろげなのですが、放送大学「量子物理」の小形正男さんによる14話、

3状態系の調和関数の代数的表現(行列表現)を参考に、ある程度自力で2状態系に応用したら
それがスピンやパウリ行列そのものだった

といったような記憶があって


先日の日記で、余裕がなかったので定性的な話を多めにしたら
自分でしゃべってようやく自分で気づきました。

固有ベクトルがユニタリになるのは必然なんじゃないかなって。
こういうところに定性的な話の重要性があるようですね。


そこで、量子物理14話に今一度戻って、3状態系の球面調和関数を例に、固有状態を計算してみたのがこちらです。

行列表現は抽象化されていて、あまり具体例を見ない気がするので、よかったら参考にしてもらえればと。


まず、このように3状態を定義します。
一番高い状態

中くらいの状態

一番低い状態


これらの状態を1つ上に押しやるのが上昇演算子L+ 
1つ下に下げるのが下降演算子L-とすると、
3状態横に並べて、まとめてこのような行列の積で書けるはずです。




ただし、一番上の状態をさらに上げようとしても上がりませんし
一番下の状態をさらに下げようとしても下げられません。

この式の数学的な意味は、単に単位行列Eに行列Lを掛け算したら、行列Lになるよってそれだけのことです。

L=L×E


ここで、係数Aはまだ確定していないものとします。

「量子物理」14話では、理由はよくわからないのですが
上昇・下降演算子L+とL-は角運動量のxとy軸方向成分LxとLyを使って、

L+=Lx+iLy
L-=Lx-iLy

と定義されており、また角運動量のz軸方向成分Lzは、交換関係を用いて

iLz=[Lx,Ly]

と定義されていたので、それに従うと、以下のようになります。



ここで、Lx、Ly、Lzの固有値を求めてみましょう。

Lx,Lyの固有値はλ=0,±A/√2
Lzの固有値はλ=0、±A^2/2

になるので、3軸の固有値がすべて整数、特に0、±1に揃うようなAを探すと、A=√2となります。


したがって、Lx,Ly,Lzはそれぞれ


であることが判明しました。

固有値が求められたので、今度は固有ベクトルを求めてみましょう。
固有値が重解ではないので、固有ベクトルを規格化することが可能です。

Lxの固有ベクトルは、固有値が1,0,-1の場合にそれぞれ

になるため、列ベクトルのノルムが1となるように規格化すると

このようになります。

この3つ並んだ列ベクトルを行列とみなすと

このようになって、行列式を計算してみると-1となり、ユニタリ行列であることがわかるかと思います。

LzはLz自身がすでに対角化されているので、状態固有ベクトルは単位行列となり、行列式はもちろん1の、ユニタリ行列です。

Lyの状態固有ベクトルは・・・材料は揃っているので計算してみてください。
昨日の日記のようになるはずです。

余裕があったら、3軸それぞれの対角化までやってみてください。

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y方向角運動量の、行列表現のやつです。このエルミート行列Aを対角化する際は、対角化のための行列Pが規格化できるため、きっちりユニタリ行列になってくれます。Pの行列式の値はiです

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x方向、y方向、z方向それぞれのプラス、マイナスのスピンをいっぺんに表示する
つまり列ベクトルを並べると

なるほどこれは、それぞれのパウリ行列を対角化したいときに出てくる固有値問題

AP=λPの

規格化した固有ベクトルPそのものだ。

たとえばx方向のパウリ行列sxを対角化させたいときの規格化した固有ベクトルPは
x方向のプラスとマイナスそれぞれのスピンの状態列ベクトルを、行に2つ並べたものに等しい。

つまりこの状態ベクトルを重ねて行列表示したものは
ユニタリ行列であって、この逆行列invPはエルミート共役P†そのものである。
invP=P†

(ただし特殊ユニタリではないため、Pの行列式は1とは限らず、
Pの行列式の絶対値(ノルム)が1であるにすぎない)


これは暗記するのにとても適している。

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どうもこういうことのようだ。


σiのiが1でも2でも3でも、つまりどの向きに360度回しても、マイナスの単位行列になる。
720度回して初めて、プラスの単位行列に戻る。

スピン1/2のフェルミオン(スピノール)の性質というのは、どうもこういうことらしい

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プロフィール
HN:
量子きのこ
年齢:
36
性別:
男性
誕生日:
1981/04/04
職業:
WinDOS.N臣T
趣味:
妄想・計算・測定・アニメ
自己紹介:
日記タイトルの頭についてるアルファベットは日記の番号です
26進数を右から読みます
例:H→7番目、XP→15(P)×26+23(X)=413番目。
A=0とする仕様につき一番右の桁はAにできませんのでご了承くださいズコー
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