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NTT

NTT、「マクスウェルの悪魔」を利用した発電に成功したと発表 50

ストーリー by hylom
悪魔的な電力 部門より
あるAnonymous Coward曰く、

NTTが、トランジスタ内でランダムに動く電子から一方向に動く電子のみを選り分けることで電流を流し、電力を得る実験に成功したという(NTTの発表PC WatchNature Communications掲載論文)。

トランジスタ内でランダムに動く電子は熱ノイズとも呼ばれている。このようにランダムに動く粒子を観測し、特定の動きをする粒子のみを選別することは「マクスウェルの悪魔」と呼ばれており、実現が困難な問題とされていた。

今回発表された実験結果では、トランジスタ内の電子の動きを観測し、そこからある一方向に動く電子のみを選別する、まさにこのマクスウェルの悪魔を実現するものとなる。具体的には、ナノスケールのシリコントランジスタを電子を選別する「扉」として使用し、抵抗の変化で電子の動きの観測したという。

マクスウェルの悪魔というと温度差を作り出すという印象があるが、「シラードのエンジン」の項が今回のケースと思われる。昨年1月にフィンランド・アールト大学が製作したものとの違いは、NTT版においては発電が可能ということのようです。

まさか生きている間にマクスウェルの悪魔が現実世界で実現されるとは思ってもみませんでした。量子コンピュータも実現してますし、この先どんな未来になるのか童心にかえってワクワクしてきました

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  • by manmos (29892) on 2017年05月19日 19時22分 (#3213809) 日記

    固体中で熱を特定の方向に流し、一点に集めることに成功 [jst.go.jp]

    特定のエネルギーを持つ量子をコントロールするわけだし。

  • 中央大と東大、「マックスウェルの悪魔」を実験により実現 [2010/11/19]

  • 量子学のエキスパートによる一連のツイート
    https://twitter.com/hottaqu/status/864978594518384640 [twitter.com]
    https://twitter.com/hottaqu/status/865001687768891393 [twitter.com]
    https://twitter.com/hottaqu/status/865003072258416640 [twitter.com]
    https://twitter.com/hottaqu/status/865004156091678720 [twitter.com]
    https://twitter.com/hottaqu/status/865005720609083393 [twitter.com]

    ツイートは眺めたけど非常に難しくてワケわかりませぬ (^^;

    どうやら、量子的もつれ状態にある情報を測定すると
    必ずもつれ状態が破壊されてしまいますが、その際に
    エネルギーが発生します。このエネルギーを使って
    ドアを閉じることで一方向に誘導するって話なんだとか。

    # "Maxwell's Demon"派と "Maxwell's Daemon"派がいるのね

  • by jizou (5538) on 2017年05月19日 22時12分 (#3213944) 日記

    これで熱雑音に悩まされない素子が出来てくれるとうれしいなぁ....
    今までのノイズのために観測できなかったものが見られるとか、
    超低エネルギーで長距離伝送できるとか。

    もっと遠くの宇宙が見られるようになるかなぁ。
    電子1個の世界なので、発電には遠いかもしれないけど楽しみです。

    • by Anonymous Coward

      それ出来ると凄いけれど、今の対策は冷やす事だよね?
      で、冷やすとエネルギーが低下して制御も出来なくなって、
      で、結局、何も変わらないようなw

  • by ikotom (20155) on 2017年05月20日 2時34分 (#3214040)

    発電はともかく電子1個単位で制御できるって事は
    CPU等のリーク電流問題の解決に繋がるのかな?

    専門外なので生半可な知識での理解だけど、ようはトンネル効果があるから
    チップが微細化できないのだよね。

    このNTTので「強いエネルギーを持つ電子」が検出できるなら
    そいつを何らかの手段で取り除いて「ゲートを越えられない程度の
    エネルギー」を持つ電子だけにしぼってチップに流してあげれば・・・?

    もちろんその制御の分に余計な電力が必要だろうから
    実際エネルギー消費量によっては仮に実現できてとしても実用は厳しい、
    とかになるかもね。

    • by Anonymous Coward

      PC程度の世界では意味はないけれどスーパーコンピュータークラスの馬鹿でかいチップなら全く意味がない事はないかもね。
      ポテンシャル差が原因のリーク電流については抑える事ができる。
      現時点ではポテンシャル差によるリーク電流の方が多いから、これで完璧に均一な電子だけで演算できれば3nm位まではいける。
      といっても抵抗とかあるので相当難しいことに変わりはないが、金原子を1列に並べたら抵抗が1+1+1+...=1になるとかいう解釈困難な現象も観測されているから不可能と言い切らない方がいい。

      それより先は不確定性原理によるリークが優勢になるし回路を流れる電流より不確定性原理でリークしてゆく方が多くなる。
      それを防ごうにも不確定性原理がなぜどのようにして起こるのかが説明できないと話が始まらないから、とりあえず11次元の世界を直接観測できるようになってから要相談ですね。
      まあそれより量子コンピュータを実用化する方が早いから半導体型コンピュータはそこで終焉かな。

  • 可能は可能なんだ
    理屈はそうだけどほんとに作るとはびっくり

    • 永久機関じゃなければ悪魔じゃない気がしてたが
      飯を食う悪魔でも悪魔なのか…

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      永久機関かという誤解を生みそうなので、プレスリリースとかでそうじゃないんだというのを、
      もうちょっと念入りに説明した方が良いんじゃないかと思った。

      発電は発電なんだけど、エネルギー的に損をする電力発電だとはっきり言っちゃうとか。
      その上で、エネルギー的には損をしても、こんな良いことがあるんだよ、というような具合に。

      • by Anonymous Coward

        そもそも世の中の発電は全て当てはまるだろ
        >エネルギー的に損をする

        損をする元が、太陽の核融合だったり長年かけて作られた原油だったりする訳だけど
        これは何をもとに発電するのかよくわからん

        • by Anonymous Coward

          電子の状態を観測するために電力が必要。この電力より少ない電力が発電される。

        • by Anonymous Coward

          >そもそも世の中の発電は全て当てはまるだろ

          それは分かってて、「マクスウェルの悪魔」発電がそれじゃないものなの?って誤解を解けよって話でしょ、おじいちゃん。

  • by Anonymous Coward on 2017年05月19日 18時14分 (#3213741)

    黒魔法か?

    • by Anonymous Coward

      危ないですね。バチカンからエージェントを呼んで対処してもらうべき案件です。

    • 星新一的な何か。

    • by Anonymous Coward

      デビルアローは超音波だし、デビルビームは熱光線だし、
      電子的なのは何だろう。

      • by Anonymous Coward

        デビルイヤーは内耳で電子的な何かをしているかも。

    • by Anonymous Coward

      後はラプラスの鬼を手に入れれば、全知全能(ジ・
      オールマイティー)になれますね。

    • by Anonymous Coward

      俺の股間の悪魔も発電力あるで

  • エネルギー量の大きい電子とエネルギー量の小さい電子の拡散電流の速度差を利用してシリコン上のボルテックスチューブのような構造で分けて
    それで電位差が生じたとかそんな感じでは?
    昔高温の空気分子と低温の空気分子を特殊な構造のフィルタに通すことで分けて電気を使わずに温度を下げるクーラーの研究とか読んだことがあるし

  • by Anonymous Coward on 2017年05月19日 21時08分 (#3213897)

    NTTが悪魔を使役したからといって驚く人なんかいるのか?

    あ、データとか付かないただのNTT?それなら・・・

    • by Anonymous Coward

      社畜とか妖精とか言われるならまだしも、悪魔とは心外です。
      これでも一生懸命生きているんです。

  • 一見では驚かされる実験だが、よくよく考えると、電子一個がポテンシャル分布の中央
    に置かれた狭い領域に電子が存在することを検出する作業自体が「電子のエネルギー・
    ポジションの高い位置に押し上げている」。

    測定する前は、量子力学的には電子は広がって熱運動している状態だ。それをポテン
    シャル場の狭い位置に局在させる作業を、電子の検出で行わせている。

    こんなことは NTT の実験をやっている連中は気付いているとも思う。しかし それを説
    明に入れないのは人を馬鹿にしている感じがして気に入らない。

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一つのことを行い、またそれをうまくやるプログラムを書け -- Malcolm Douglas McIlroy

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