hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原子レベルでの結晶成長機構(総括班)

本年度は、平成3年度から5年度にわたって行われた本重点領域研究のとりまとめを行った。とりまとめに際し、次の主要項目ごとに成果を整理した。(1)結晶成長理論、(2)核形成と成長のカイネティクス、(3)成長表面と界面構造、(4)エピタキシ-機構、(5)環境相と成長機構。この各研究項目ごとにさらに各研究者の分担を定めその成果をまとめた。結晶成長理論に関しては多成分系核形成理論、結晶の異方性をとり入れた形態形成理論の確立、計算機シミュレーションによる分子線エピタキシ素過程の解明が主な成果である。核形成と成長のカイネティクスに関しては、原子の表面拡散と成長ステップにおける原子のとり込みに関し多くの知見が得られた。成長面と界面構造に関してはX線散乱を用いたSiとSiO_2界面の原子構造の解明に加え電子線はじめ各種の手段を用いて原子スケールでの界面・表面構造を明かにした。エピタキシに関しては特に格子定数差の大きいヘテロエピタキシ機構の解明にとり組み、不整転位の導入機構、バッファ層の役割等従来不明であった重要な問題をいくつか明かにした。環境相と成長機構に関しては特に溶液成長を取り上げ、包晶反応をともなう結晶成長の機構、成長にむけての溶液の構造変化、溶質の脱溶媒過程等従来複雑さのため未開拓であった分野に科学的なメスを入れ部分的ながらその機構を明かにした。以上の成果は日本結晶成長学会誌第21巻5号別冊としてまとめられている他、「大学と科学」シンポジウムでも公開され1041名という多数の参加者に報告された。本年度は本重点領域研究発足第二年度目であり昨年度に引続き以下の5つの主要研究項目に関し研究を行った。先ず、A01)結晶成長理論に関しては多成分核形成理論の展開と精密化、成長のカイネティクスを取り入れた形態形成理論の構築、成長ステップの形態安定性、分子線エピタキシのモンテカルロシミュレーション等に関する研究を行った。次のA02)核形成と成長のカイネティクスに関しては実験を主体とする研究を行い、先ず、成長表面に形成される再構成構造が成長とともにどのように振舞うか、そのダイナミクスを調べた。次に超高分解能走査型電子顕微鏡を用いて、その内部で核形成を行わせ、核形成をその場観察することを試みた。又、A03)成長表面と界面構造に関しては、超高真空下でX線を用い原子層オーダで表面構造を明かにするためバンザイ型X線回折装置を試作し、シリコン上にシリコン酸化物の微化物の微結晶が成長する時の構造と原子的プロセスを明らかにした。又、超高真空反射型電子顕微鏡を用い、シリコンの成長時におけるステップ構造の金属不純物原子による影響を調べた。次にA04)エピタキシ機構では、特にヘテロエピタキシ成長機構に焦点をあて、基板表面のステップ構造と転位導入による格子緩和過程につき調べた。又、格子定数差の大きいヘテロエピタキシの場合に非常に薄い緩衝層を入れることがしばしば行われるがその効果についても調べた。最後にA05)環境層と成長機構に関しては、主として溶液からの成長を扱い、X線を用いたその場評価装置の試作、ガラスファイバーを成長結晶の極く近傍に置きレーザラマン分光法を用い溶液中の分子の集合・解離を調べる実験等を行った。本年度は本重点領域研究の最終年度であり、今迄二年間の研究をさらに発展させつつ三年間のまとめを行う方向で研究を行った。先ずAO1)結晶成長理論に関しては多成分系核形成の熱力学理論による厳密解と近似解の導出、結晶成長におけるステップ間相互作用、成長のモンテカルロシミュレーション、分子動力学シミュレーション等を行った。A02)核形成と成長のカイネティクスに関しては、超高真空下でGaAsを微傾斜面上に分子線エピタキシー法で成長させ、二次元核形成を反射高エネルギー電子回析法で調べるとともに、成長速度を局所的に測定することにより成長原子が結晶にくみ込まれるまでの拡散距離を得た。それによると、拡散距離は結晶面指数により異なり、又、As圧によっても大きく異なることが判明した。さらに成長表面に特定の金属を1原子層つけると、核形成の振舞が大きく異なることを明らかにした。次に、A03)成長表面と界面構造に関しては、X線CRT散乱,蛍光EXAFS,表面X線回析法,超高真空反射電子顕微鏡,走査トンネル顕微鏡,電界イオン顕微鏡等を用いて半導体表面、界面の原子スケールでの構造決定,再構成構造の決定,金属原子が表面構造におよぼす影響,高分子結晶の結晶成長過程等を明らかにした。又、A04)エピタキシ機構では、ヘテロエピタキシャル機構に焦点をあて、格子定数差の大きいエピタキシにおける格子緩和と欠陥密度の発生につき調べた。この結果、傾斜基板を用いることにより欠陥導入を抑制することができること、緩和層を利用することにより大きな格子定数差のあるヘテロエピタキシーにおいても高品質な成長層が得られることを示した。A05)環境相と成長機構では、溶液や融液からの成長のような複雑な現実系での結晶成長機構を研究した。これを明らかにするため、時間分解高温X線回析装置,溶液系STM装置,マルチチャンネルラマン分光装置を開発し、酸化物溶液や水溶液からの結晶成長素過程を調べた。(1)結晶成長理論、(2)核形成と成長のカイネティクス、(3)成長表面と界面構造、

(4)エピタキシ-機構、(5)環境相と成長機構。この各研究項目ごとにさらに各研究者の分担を定めその成果をまとめた。結晶成長理論に関しては多成分系核形成理論、結晶の異方性をとり入れた形態形成理論の確立、計算機シミュレーションによる分子線エピタキシ素過程の解明が主な成果である。核形成と成長のカイネティクスに関しては、原子の表面拡散と成長ステップにおける原子のとり込みに関し多くの知見が得られた。成長面と界面構造に関してはX線散乱を用いたSiとSiO_2界面の原子構造の解明に加え電子線はじめ各種の手段を用いて原子スケールでの界面・表面構造を明かにした。エピタキシに関しては特に格子定数差の大きいヘテロエピタキシ機構の解明にとり組み、不整転位の導入機構、バッファ層の役割等従来不明であった重要な問題をいくつか明かにした。環境相と成長機構に関しては特に溶液成長を取り上げ、包晶反応をともなう結晶成長の機構、成長にむけての溶液の構造変化、溶質の脱溶媒過程等従来複雑さのため未開拓であった分野に科学的なメスを入れ部分的ながらその機構を明かにした。以上の成果は日本結晶成長学会誌第21巻5号別冊としてまとめられている他、「大学と科学」シンポジウムでも公開され1041名という多数の参加者に報告された。
単一磁束量子論理回路を用いた新機能単一量子集積システムの研究

超伝導回路中の単一磁束量子を情報担体とする単一磁束量子論理回路は、演算の高速性、低消費電力性の面で半導体論理回路を凌駕する性能を有し、次世代の高速高密度集積回路の基本技術として注目されている。また、これらの単一磁束量子が持つ量子的側面は、従来のブール関数を基礎とする論理回路と異なり、量子を演算の基本とする新奇な論理回路方式を生み出す可能性を秘めている。本研究では、非ブーリアン系の論理表現である二分決定グラフ(binary decision diagram、BDD)を利用した単一磁束量子論理回路の構成方法について検討を行い、単一量子集積システムの実現を目指した。平成12年度は、主にBDDに基づく単一磁束量子論理回路の基本セルの最適化とそれらの動作検証を行った。平成13年度は、これらの成果を踏まえて、BDD単一磁束量子論理回路の大規模化を目指し、マイクロプロセッサシステムの要素システムを製作し、その特性を評価した。最終年度では、これまでに確立した単一磁束量子論理回路の設計技術を基礎として、マイクロプロセッサプロトタイプの設計と試作を行った。設計したマイクロプロセッサは、ビットシリアルアーキテクチャに基づく8ビットマイクロプロセッサで、7つの命令、32バイトのメモリ空間を有し、クロック周波数16GHzで動作する。これらのマイクロプロセッサをこれまでに開発したトップダウン設計環境を用いて設計し、ロジックシミュレーションによりシステムの16GHzでの正常動作を確認した。また、レジスタファイル、ALU、プログラムカウンタ、コントローラ等のマイクロプロセッサコンポーネントを試作し、16GHzでの動作実証を行うことに成功した。以上の研究により、単一磁束量子論理回路を利用した大規模集積システムの実現が可能であることを明らかにした。超伝導回路中の単一磁束量子を情報担体とする単一磁束量子論理回路は、演算の高速性、低消費電力性の面で半導体論理回路を大きく上回る性能を有し、次世代の高速高密度集積回路の基礎技術として注目されている。また、これらの単一磁束量子が持つ量子的側面は、従来のブール関数を基礎とする論理回路と異なり、量子を演算の基本とする新奇論理回路を生み出す可能性を秘めている。本研究は、非ブーリアン系の論理表現である二分決定グラフ(BDD)に基づいた単一磁束量子論理回路の構成方法について検討を行い、単一量子集積システムの実現を目指す。本年度では主に、基本セルの最適化と動作検証、ならびに小規模なマイクロプロセッサの設計とシステム評価を行った。具体的には以下の成果を得た。(1)BDD単一磁束量子論理回路を構成するための基本回路素子のパラメータを最適化した。(2)BDD単一磁束量子論理回路の大規模化を目指し、基本回路素子のレイアウトのセル化を行った。これにより、基本素子の組み合わせにより、大規模回路の設計が可能となった。(3)セル化された基本回路素子を試作し、動作検証を行った。これにより、全ての基本回路素子の動作特性が理論値と一致することを示した。(4)8ビットマイクロプロセッサを設計し、そのパフォーマンスを評価した。BDD単一磁束量子マイクロプロセッサは、これと同一のアーキテクチャに基づく半導体マイクロプロセッサに対して10倍以上の高速動作が可能であることを示した。昨年度は主に、BDDに基づく単一磁束量子論理回路の基本セルの最適化とそれらの動作検証、ならびに小規模な単一磁束量子マイクロプロセッサの設計とシステム評価を行った。本年度はこれらの成果を踏まえて、BDD単一磁束量子論理回路の大規模化を目指し、マイクロプロセッサシステムの要素システムを製作し、その特性を評価した。

(1)単一磁束量子マイクロプロセッサの設計非同期手法に基づくビットシリアルマイクロプロセッサの設計を行い、大規模回路設計における問題点や課題を抽出した。ビットシリアルアーキテクチャの採用により、現行のプロセスを用いてマイクロプロセッサのクロック周波数が12GHz程度であることを示した。更に加算器の設計の変更により16GHz程度の動作が可能であること、その他、大規模回路設計に対する多くの知見を得た。(2)基本セルの高マージン化大規模単一磁束量子集積回路の実現に向けて、セルベース設計法に基づき作製した基本セルの高マージン化を行い、±30%以上の動作マージンを持つセルライブラリを完成させた。(3)大規模単一磁束量子論理回路の動作実証マイクロプロセッサの構成要素であるレジスタ、マルチプレクサ、プログラムカウンタ、ALUの試作を行った。ALUについてと回路動作の測定を行い、正常動作を検証した。以上により、現在のプロセス技術で1000接合規模の論理回路が実現可能であることを示した。超伝導回路中の単一磁束量子を情報担体とする単一磁束量子論理回路は、演算の高速性、低消費電力性の面で半導体論理回路を大きく上回る性能を有し、次世代の高速高密度集積回路の基礎技術として注目されている。また、これらの単一磁束量子が持つ量子的側面は、従来のブール関数を基礎とする論理回路と異なり、量子を演算の基本とする新奇論理回路を生み出す可能性を秘めている。本研究では、非ブーリアン系の論理表現である二分決定グラフ(BDD)を利用した単一磁束量子論理回路の構成方法について検討を行い、単一量子集積システムの実現を目指した。本年度は、これまでに確立した単一磁束量子論理回路の設計技術を基礎として、マイクロプロセッサプロトタイプの設計と試作を行つた。設計したマイクロプロセッサは、ビットシリアルアーキテクチャに基づく8ビットマイクロプロセッサで、7つの命令、32バイトのメモリ空間を有し、クロック周波数16GHzで動作する。これらのマイクロプロセッサをこれまでに開発したBDDを利用したトップダウン設計環境を用いて設計し、ロジックシミュレーションによりシステムの正常動作を確認した。また、レジスタファイル、プログラムカウンタ、コントローラ等のマイクロプロセッサコンポーネントを試作し、16GHzでの動作実証を行うことに成功した。現在は、それらを統合したマイクロプロセッサシステムの動作検証を行っている。以上の研究により、単一磁束量子論理回路を利用した大規模集積システムの実現が可能であることを明らかにした。
簡易コンテナ汚砂砂耕栽培における無除塩の粒状カキ殻の利用

1.研究目的および方法:トマト果実の生理障害果(尻腐れ果)の発生はカルシウム(Ca)の供給不足とされる。そこで平成24年度奨励研究では本栽培法のCa供給源として産業廃棄物:無除塩カキ殻の利用を考え、コンテナ培地内の毛細管現象による水分供給部分に筒状の親水性不織布に各種カキ殻資材を充填後、網状暗渠パイプ作成容器に挿入して埋設する方法で試験を行った。その結果、すべての処理区で尻腐れ果が多発し、カキ殻資材による軽減効果はなかった。しかし、無除塩の粒状カキ殻利用では培地に塩分が顕著に溶出せず、埋設した資材内に根が侵入し、本栽培法できる可能性が示された。本年度は、粒状無除塩カキ殻(粒径215mm)を供試し、春作の小規模試験中玉トマト栽培では昨年度の資材埋設法を検証した。一方、低温乾燥したカキ殻にはアミノ酸やミネラル(塩分)を含有するため、秋作では小規模試験中玉トマトと生産現場ミニトマト栽培において果実品質(糖度、酸度、果汁塩分値、グルタミン酸)を調査した。2.結果および考察:1)粒状無除塩カキ殻を充填した容器を培地に直接埋設する処理と親水性不織布で包んで埋設する処理を行い、培地に容器を直接埋設しても培地にはカキ殻の塩分が顕著に溶出をせず、容器内へ根が侵入・伸長した。2)昨年度はすべて処理区で尻腐れ果が発化したが、本年度は春作、秋作ともにすべての各処理区において尻腐れ果はほとんど化生しなかった。3)秋作の小規模試験、生産現場試験では埋設容器に粒状カキ殻と汚砂を充填した2処置区で果実品質調査を行ったが、両処理区間に差はなかった。しかし、容器内へ侵入・伸長した根の乾物重(g)は各処理区にも差がなく、カキ殻への根の接触によって何らかの成分を吸収していると推察した。以上のことから、本年度の研究ではCa供給源:無除塩カキ殻による尻腐れ果発生と果実品質におよぼす効果を示すことができなかった。
ボルト締結体のゆるみ挙動の理論化と評価手法の構築

ねじ締結部のゆるみの発生が懸念される荷重モードは軸直角方向外力と軸回り外力である。これまでの研究において、軸直角方向外力によるゆるみに対して三次元有限要素解析によるゆるみ機構の解明、およびその知見に基づいた解析的モデルの構築を行った。一方、軸回り外力によるゆるみに対しては,ゆるみが発生・進行するための条件が示されているものの、接触状態を考慮してゆるみ量を定量的に評価するには至っていない。そこで、本年度は軸回り外力を受けるボルト締結体を対象として、FEMと実験によるゆるみ機構の解明を行うとともに、解析的モデルにより締結体挙動が再現されることを確認した。まず、三次元FEMによりゆるみのメカニズムを検討し、可動板の回転角が限界ねじれ角θcrに達し,ねじ面が完全すべりに達するとゆるみが発生することを確認した.また,ねじ面のゆるめトルクTsl,締まりトルクTst,座面のすべりトルクTwの関係について,Tsl<Tw<Tstが成り立つ場合にゆるみが進行することを確認した.この関係が成り立つ場合には,ゆるめ過程ではねじ面がゆるみ方向に回転して締結力が減少し、締まり過程では座面のみが完全すべりに達するため締結力は変化しない.上の関係が成り立たない場合には,ねじ面,あるいは座面が完全すべりに達してもゆるみは進行しないことを確認した.また、油圧試験機を用いて、様々な潤滑条件を設定して軸力負荷下でねじりトルクを作用させる実験を行い、上記の内容を確認した。最後に、ボルト締結体挙動の解析的モデルを軸回り外力を受ける場合に適用し、ゆるみ挙動を再現できることを確認した。ゆるみが懸念される2つの荷重モードによる挙動をモデル化したことにより、両者が複合する一般的な荷重に対する締結体挙動の評価が可能となる。軸直角方向外力を受けるボルト締結体において、締結体剛性を示す外力と並進変位の関係(荷重変位関係)は、回転ゆるみの発生と密接な関係があるため、締結体の重要な特性である。本研究では、これまでの研究においてFEMで得られた接触面挙動に基づいて、ボルト締結体の挙動を定式化し、荷重変位関係を導出する解析的モデルを構築した。まず、ボルト締結体のFEMによって得られた可動板の並進変位の要因分析を行った結果、変位は5つの要因に分類できることが分かった。3つはボルトの曲げ、2つは接触面のすべりに起因するものである。ボルトの曲げに関しては過去に提案された理論を踏襲し、本研究では接触面(ねじ面、座面)のすべり変位をモデル化した。接触面を周方向に分割し、まず締結力と外力の作用により各位置に発生する接触力を計算した。その後、接触状態(すべり、固着)に応じて、接触力分布、あるいは外力からすべり変位を計算した。また、並進変位の各要因に影響する、接触面に発生するモーメントについて、接触面における接触状態に依存して外力との関係が変化することがFEMにより示された。そのメカニズムについても本研究で明らかにし、モーメントと外力の関係を定式化した。提案した解析モデルをM16のボルト締結体に適用した。その結果、荷重変位関係の勾配に関してFEMと良く一致することを確認した。FEMでは荷重ステップが粗いと勾配の変化点が不明確になるが、本解析モデルでは完全ねじ面すべりに達する外力を探索するため、勾配の変化点が明確に得られることを示した。また、荷重変位関係への締結力の影響を検討し、FEM、解析モデルともに締結力による勾配の変化は見られないことを確認した。
現代ドイツの実践的自然哲学研究-新たな応用倫理学の構築をめざして-

本研究はハンス・ヨナスに始まり、マイヤー=アービッヒに受け継がれ、ルートヴィヒ・ジープへと拡大していったドイツ実践的自然哲学の研究を通じて、新しい(英米系とは異なる)応用倫理学の構築をめざすことであった。そのためにはまずアービッヒとジープ両者の実践哲学の中心となる業績を見出し、それを理解することから始めなければならなかった。そのためにまず、1.両者の主要著作の翻訳を行った。アービッヒの著作『自然との和解への道』(みすず書房、2006年)の出版。ジープの主著「Konkrete Ethik」を『ジープ応用倫理学』(丸善、2007年)として出版。もちろん、このほかにも両者の論文の翻訳紹介を通して、研究を深めた。この作業は同時に啓蒙的影響も産み出し、多くの若い研究者の賛同を得た。次に2.アービッヒとジープの実践哲学を哲学史のなかに位置づける作業に着手した。この仕事は『環境倫理の新展開』(2007年、ナカニシヤ出版)として結実した。一応、両者の哲学はスピノザ、シェリングの哲学の系譜の中に位置づけうるが、事はそれほど単純ではないことが判明し、その明確化がこれからの課題となった。3.ジープに注目して言えば、彼はヘーゲル哲学との対話を通して、さらにロールズなどの英米系の哲学も尊重しながら、自己の哲学を「具体倫理学」として押し出す。ジープはヘーゲルと同様に全体論の立場を手離さないが、ヘーゲル的全体論は否定する。また、ロールズのような経験論の立場を採用するが、目的論的立場は手離さない。このように実践的自然哲学研究は、この三年間の研究を通じて、その解明への道が整ったと言える。今年度は、交付決定が九月にずれこんだため、ドイツでの研究打ち合わせや調査はできなかった。しかしながら、そのために国内でがっちり研究ができ、研究が予想以上に進展した。現在、ドイツで実践的自然哲学派として活躍しているのは、マイヤー・アービッヒ(エッセン大学名誉教授)とルートヴィヒ・ジープ(ミュンスター大学教授)であるが、本年度はそれぞれの哲学の理解に努めた。マイヤー・アービッヒについて。彼の主著"Wege zum Friedenmit der Natur"(300頁)を『自然との和解への道』(上・下)というタイトルでみすず書房から翻訳出版し、下巻の巻末にアービッヒの実践的自然哲学についての論文を付した。アービッヒの環境哲学は、ドイツ政府に採用され、ドイツ環境政策の根本にある考え方である。この論文と翻訳は、こうしたアービッヒ哲学の、本邦初の紹介であり、きわめて意義のある仕事であると自負している。ルートヴィヒ・ジープについて。ルートヴィヒ・ジープは私のきわめて親しい友人であり、平成十七年に京都で会って、研究打ち合わせを行った。彼は自分の哲学を最近は「具体倫理学」と呼んでいる。以前はコスモス倫理学と称していたが、構想が進化し思想が定まるに連れて、具体倫理学と呼ぶようになり、2004年に"Konkrete Ethik"(『具体倫理学』、400頁)を出版した。彼はこれを主著と言っているが、現在丸善から翻訳刊行直前である。目に見える成果としては、ジープが具体倫理学のよりよき理解のために送ってくれた「具体倫理学における主観性の止揚」を我々の雑誌に翻訳掲載した。ドイツ観念論と現代ドイツの実践的自然哲学について。この課題についても研究を進めているが、目に見える形で発表したのは、東北哲学会シンポジウムでの「フィヒテと現代」というタイトルで話した講演においてである。これはいずれ当学会の雑誌に掲載予定である。

なお、平成十八年三月にケルン大学教授になった旧知のミヒャエル・クヴァンテと東京で研究打ち合わせを行い、実践的自然哲学派内部の思想の若干の差異について情報交換した。本研究は、ハンス・ヨナスに始まり、マイヤー・アービッヒに受け継がれ、ルートヴィヒ・ジープなどへ拡大していった、ドイツ実践的自然哲学の研究を目的にしている。筆者は昨年度、マイヤー・アービッヒの主著『自然との和解への道』上下二巻の翻訳を完成し、みすず書房から出版した。これはアービッヒの本邦初めての翻訳である。その点では、この翻訳は日本のアービッヒ研究の先陣を切ることになった。アービッヒの哲学については、この翻訳の巻末に付した「解説」でその概要を述べた。アービッヒ哲学は二つの部分に分けられる。ひとつは彼の自然観、人間観を論じる基礎的部分、もうひとつはそこで基礎づけられた自然観・人間観を基に展開される実践的部分である。前者は基本的にはスピノザ哲学に依拠しているので、アービッヒの哲学はデイープ・エコロジーと呼ばれることもある。この部分を理解するためのキーワードが「自然との和解」であろう。後者の「実践」を理解するためのキーワードは「自然的法共同体」である。これは、憲法で自然破壊を禁じ、それに則って現実の政策を行う国家である。このような共同体の形成が実践の目的となる。従って、アービッヒの実践とは、きわめて政治的なものである。このようにアービッヒの哲学についての大枠は、かなり明らかになってきたが、細かい部分はこれからであろう。今年度は、ルートヴィヒ・ジープの主著を『ジープ応用倫理学』として、広島大学プロジェクト研究センターから出版した。これを基に、日本でもジープの哲学が論じられることになろう。なお、本年度は二月に北大の国際シンポジウムに招待され、講演した。ここで、応用倫理教育の現状とあるべき姿を論じた後で、アービッヒとジープの「実践」について紹介した。いずれにしろ、本研究でアービッヒとジープ哲学を研究するための地盤は形成された。しかし、細かい研究はまだまだこれからである。本研究は、ハンス・ヨナスに始まり、マイヤー=アービッヒに受け継がれ、ルートヴィヒ・ジープなどへ拡大していった、ドイツ実践的自然哲学の研究を目的としている。一昨年にマイヤー=アービッヒの『自然との和解への道』の翻訳書を、昨年にジープの「具体倫理学」を『ジープ応用倫理学』という署名でそれぞれ出版した。本年度はそうした仕事を基盤にして、アービッヒとジープのドイツ実践的自然哲学の解明を目指した。その解明の仕方は大きく二つに区分できる。1.両哲学の西洋哲学史における位置づけ。この仕事は、主として『環境倫理の新展開』(ナカニシヤ出版)を通じて行った。この著作で両哲学を、スピノザやシェリング哲学の発展系として位置づける試みを行った。また、ジープの哲学をヘーゲル哲学との関係の中で捉えようと試み、ジープの哲学を「承認論」の観点から論じた。そのなかで、ジープがヘーゲルおよびジープ自身の承認論を修正していることを明らかにできた。この点については、雑誌「政治哲学」で論じた。2.両哲学の個々の解明。ジープ実践哲学の理解のためには、我々が『ジープ応用倫理学』として出版した大部の著作の解明が必要である。そのためにひとつの共同研究を試みた。それがジープに関するシンポジウムである。
転写因子の分解による発生制御

転写因子c-Mybは、未分化造血系細胞の増殖と分化に重要な役割を果たしている。私達は、Wntシグナルによって、TAK1キナーゼを介して、2つのキナーゼ、HIPK2とNLKが活性化されること、そして、NLKが直接c-Mybの複数部位をリン酸化し、c-Mybのユビキチン化とプロテアソーム依存的な分解が誘導されることを、報告している。C-Mybに結合する一群のFボックスタンパク質を解析し、そのうちの一つFbxw7が直接c-Mybに結合し、Wntシグナル依存的なユビキチン化とプロテアソーム依存的な分解を、誘導することを明らかにした。Fbxw7は、e-Mybと共にHIPK2にも結合し、一方、Fbxw7と共に機能的ユビキチンE3リガーゼのサブユニットであるCullは、NLKとHIKPK2の2つのキナーゼに結合することが示された。このように、Fbxw7はc-Mybの分解に重要な役割を果たしているので、Fbxw7の変異による発がんには、c-Mybの安定化も関与することが示唆された。また、形態形成を制御するヘッジホグ(Hh)シグナルの下流で機能している転写因子Ciに結合し、Ciの分解に関与する因子Roadkill(Rdx)について解析した。Rdxは、Cul3と結合して、ユビキチンE3リガーゼとして、Ciのプロテアソーム依存的分解に関与することが、報告されている。しかし、私達は、Rdxが強いHhシグナルを受け取る領域では、Ciの核内移行を阻害することを見出した。Rdxの2つの機能の使い分けは、Hhシグナル強度に応じて、核内のCi分子数を調節し、標的遺伝子を選択的に調節するために、重要な役割を果たすことが明らかにされた。私達は、Wntシグナルによって、TAK1キナーゼを介して、2つのキナーゼ、HIPK2とNLKが活性化されること、そして、NLKが直接c-Mybの複数部位をリン酸化し、c-Mybのユビキチン化とプロテアソーム依存的な分解が誘導されることを、すでに見出している。Wntシグナルは、造血系細胞の分化に重要な役割を果たすことが知られているが、Wntシグナルによるc-Mybタンパク質の分解は、この分化制御メカニズムの一端と考えられる。しかし、c-Mybのユビキチン化と分解の分子メカニズムは、これまで良く分かっていなかった。本年度は、c-Mybに結合する一群のFボックスタンパク質を解析し、そのうちの一つFbxw7が直接c-Mybに結合し、Wntシグナル依存的なユビキチン化とプロテアソーム依存的な分解を、誘導することを明らかにした。詳細な結合様式を解析した結果、Fbxw7は、c-Mybと共にHIPK2にも結合し、一方、Fbxw7と共に機能的ユビキチンE3リガーゼのサブユニットであるCul1は、NLKとHIKPK2の2つのキナーゼに結合することが示された。NLKによるc-Mybのリン酸化に加えて、このような因子間の相互作用が、HIPK2とNLKによるc-Mybのユビキチン化とプロテアソーム依存的な分解誘導に寄与していると推定される。
タイの基礎教育改革におけるナショナルテストの導入と成果に関する実証的研究

タイでは、基礎教育カリキュラム改革により、学校を基盤とするカリキュラム開発が導入され、各学校の達成度を測るナショナルテストが導入されたが、カリキュラム改善に資することが目的とされた。教員を対象とする調査から、概ね肯定的に評価されており、カリキュラム改善にも生かされていることが明らかとなった。また、児童生徒は試験の存在により学習の動機付けがなされる場合とストレスを感じる場合とがあり、試験対策への取り組みは全国的な傾向ではないことが明らかとなった。本研究では、平成21年度はタイにおけるナショナルテスト(NT)の導入、組織体制の解明に以下の研究方法により取り組んだ。1.政策文書、新聞報道などの文献資料を収集整理し、データベースの構築に着手した。2.研究会を2回開催(5月、9月)し、研究代表者・研究分担者・連携研究者が個別にもつ情報を集約した。3.8月に平田利文(連携)が、タイにおける現地調査を実施し、政策策定の経緯および学校での状況の基本情報を収集した。さらに、2月に実施された初等6年・中等3年レベルのNT(国家教育試験機構が実施する0-NET)の実施状況を、森下・スネート・鈴木康郎(連携)が現地の学校において観察調査した。4.以上の研究を基に、11月九州教育学会においてNT導入に関する成果発表を行った。その成果として、(1)NT導入は、教育行政の地方分権とカリキュラム改革から必然的にその必要性が生まれたこと、(2)NTは、学校を基盤とするカリキュラム開発のPDCAサイクルの一環として位置づけられ、学校のカリキュラム改善を目的とした制度導入であったこと、(3)基礎教育段階修了時(中等6年)のテストが、基礎教育カリキュラム告示当時から変遷して、大学入学者選抜制度に組み込まれたこと、(4)国家教育試験機構の設置による試験実施体制の整備が行われたことが明らかとなった。また、NT導入の成果として、タイ児童生徒の試験正答率平均が50%を下回る学力水準の低さ、および年々低下傾向にあることがタイ政府によって認識されるところとなり、学力向上のための諸施策の検討が始まっていることが明らかとなった。なお、観察調査のデータについては次年度にかけて解析をすすめており、平成22年6月の日本比較教育学会でその成果を公表する予定である。本研究では、平成22年度において、タイにおけるナショナルテスト(NT)導入の成果として、カリキュラムの改善にどのようにして生かされているか、NTが児童生徒の学習に与える影響はどのようなものであるかを解明するために、以下の研究方法により取り組み、研究成果の一部を公表した。1.政策文書、新聞報道などの文献資料を収集整理した。2.研究会を2回(4月、10月)開催し、研究代表者・研究分担者・連携研究者が個別にもつ情報を集約するとともに、アンケート調査の内容および実施計画を検討した。3.2月に研究代表者がタイの海外共同研究者を訪問し、アンケート調査の準備を共同で行った。なお、アンケートは平成23年度に回収・分析の予定である。4.研究成果の一部として、6月日本比較教育学会において0-NETを事例としてタイのNTの実施体制に関する発表を行った。この発表では、タイ教育省がNTを実施していることに加え、2005年に国家教育試験機構(NIETS)の設置により実施組織が多元化したこと、教育省が行う小3対象のNT、小5と中2を対象としたLAS、NIETSが行う小6と中3と中6を対象とした0-NET、大学入試志願者を対象とするGATおよびPAT、イスラーム教育の児童生徒を対象としたI-NETと多種多様な全国統一テストが実施されている状況を明らかにした。また、2010年2月に実施された0-NETの現地での観察調査を踏まえ、具体的な実施組織と実施状況を分析した。研究会で構築したアンケートは、タイ全国の初等中等学校の教員を対象として、NT導入が各学校のカリキュラム開発におけるPDCAサイクルに活用されているかどうか、児童生徒の学習にどのような効果や影響を与えているかを問うものである。平成22年度中に、タイ語への翻訳、印刷、郵送のための作業を行った。本研究では、平成23年度において、タイにおけるナショナルテスト(NT)導入の成果として、カリキュラムの改善にどのようにして生かされているか、NTが児童生徒の学習に与える影響はどのようなものかを解明するために、平成22年度に開発し、翻訳、印刷、郵送の作業を終えていたアンケート調査の回収、集計を行った。このアンケート結果について、11月に海外共同研究者をタイから日本に招聘し、連携研究者とともに検討会議を開催して詳細に分析した。さらに、3月には代表者が訪タイして現地有識者の意見を聴取した。この成果の一部を12月に九州教育学会において発表した。このアンケートは、タイ全国の初等中等学校の教員を対象として、NT導入が各学校のカリキュラム開発におけるPDCAサイクルに活用されているかどうか、児童生徒の学習にどのような効果や影響を与えているかを問うものである。ただし、複数ある試験種別のうち悉皆試験のO-NET試験に限ることとした。

調査は郵送法により、720部を配布したうち345部の回答を得た。分析の結果、児童生徒の学習に与える影響については、児童生徒の学習への影響では、モチベーションを高める場合とストレスに感じさせる場合があり、試験対策に取り組む傾向は全国的ではないことが明らかとなった。学校カリキュラムの改善については、試験結果が活用されている傾向が明らかとなった。O-NET試験そのものには肯定的な意見が多いものの、実施の時期や方法や問題内容などに関する批判的な意見も一部に見られた。学校マネジメントへの影響では、点数目標を年度計画に掲げたり、特別クラスや対策授業を行ったりする例が多数見られた。今後の課題として、学校カリキュラム改善にどのように生かされているのかの実態を解明することが指摘できる。
マルチメディア利用によるディベート能力育成のためのシステム構築と教授法の研究-「国境のない教室」で磨く情報発信力-

本研究は高度情報通信社会における国際的相互理解のための新しい対話能力を生み出す教授法とそれを可能にするシステム構築の研究を行った。情報通信メディアをリアルタイムで利用することによって、情報発信能力の基盤を作るライティング能力、特にディベート能力を培う教授法を開発した。構築したシステム(Chat'n'Debate)は、JAVAを用いて、教室内外、あるいは国外に複数の討論グループを作り出し、英語によるリアルタイムの討論を行わせるものである。さらには、非同期の言語活動をも組み込み、情報発信能力を伸展させようと試みた。本システムの稼動を授業時(北海道大学英語III)、及び国外との教室を結ぶ実験授業で行い、テスト及びアンケート調査で効果を測定した。実験授業は台湾Ocean UniversityのHoward Chen博士の英語クラスとの間で5回にわたって行われた。Chat'n'Debateは北海道大学のサーバで稼動しており、相手のクラスまたは個人がInternet Explorer 4.0以上を搭載しているパソコン環境にいるならば、地球上のどの地点であっても「国境のない教室」に参加することが可能である。また、Chat'n'Debateにログを自動的に送信するシステムを組み込み、談話分析にも成果をあげた。集積したデータの分析により、collaborative discourseを明らかにする試みを行った。協調学習の場に置かれるならば、コミュニケーションの必要性が増え、学生達が言語を使用して目的を達成しようとする行動が見られ、外国語学習への高い動機付けを検証した。本研究は同期性を利用した協調学習を進展させるシステム、Chat'n'Debate、を開発し、実際に国境を越えた協調学習への道を拓いた。インターネットを用いた広領域のコラボレーション(協調学習)によるコミュニケーション能力の育成は学生にとって満足度が高く、外国語学習の良い動機付けとなり、学習効果を高めることが明らかになった。
不確実な推論を含む論証の証明論的研究

われわれが日常的に行う論証は、数学における証明とは異なり、不確実で反駁可能であり、そのため複数の論者間で議論・対話・論争が生じうる。このような不確実な推論を含む論証は近年、さまざまな分野で注目され研究が進められているが、論証の構造分析およびその評価・正当化の方法論は確立されていない。本研究では、数学における演繹推論を対象として発展してきた論理学証明論的手法を応用・拡張することで、不確実な日常的推論を含む論証、および議論・論争の数理モデルの構築を目指す。
大脳機能と自律神経-3D-SSP法を用いた排尿賦活大脳機能画像

脳のニューロン活動のヒトでのin vivo解析の手段として、近年開発されたPET, SPECT, fMRIによる機能的脳画像は非常に有用であり、運動系、体性感覚系、認知、言語、その他の大脳機能の解析に用いられている。我々は、高次大脳機能と自律神経との関連について、3-D SSP法を用いた排尿賦活大脳機能画像を撮像し、検討した。排尿障害を有する疾患群は、多系統萎縮症(Shy-Drager症候群)患者とする。これらの患者に対して、排尿症状の詳細な問診と、尿流動態検査(膀胱内圧測定・外尿道括約筋筋電図同時記録)を行う。排尿賦活大脳機能画像は、SPECT(single photon emission computed tomography)を用いて行う。患者の排尿直前、および排尿中に、局所脳血流tracerである99mTc-ECD静注を行い、その5分後からSPECTを撮像する。対照群は、疾患群の患者の配偶者にvolunteer協力を依頼する。排尿賦活大脳機能画像を同時に測定異常する。両群共に、検査の目的を説明し、尿流動態検査、99mTc-ECDが人体に悪影響を及ぼすことがないこと、検査にいったん同意した後もいつでも撤回でき、そのことで不利益を受けることがないことを説明し、文書で承諾を得てから行う。高次大脳機能と自律神経機能について、以下の研究を行った。昨年我々は、正常人の機能的PET画像において、排尿に関連して脳幹、小脳、前頭葉皮質などが賦活されることを報告した(Aswal BS, Berkley KJ, Hussain I, Brennan A, Craggs M, Sakakibara R, Frackowiak RSJ, Fowler CJ. Brainresponses to changesin bladdervolume and urge tovoidin healthy men. Brain 2001: 124;369-377)。多系統萎縮症(MSA)は広汎な自律神経不全を呈する疾患であり、このうち排尿系障害は最も高頻度にみられる。その責任病巣について、機能的脳画像を用いて検討を試みた。MSA群は8名で全例に排尿症状があり、排尿筋過反射が6名、100ml以上の残尿が3名にみられた。対照群は5名で1名に軽度の排尿症状がみられた。両群に対して[^<99m>Tc]-ECD SPECTを安静時,蓄尿時、排尿時に撮像した。NEUROSTAT softwareを用いて、両群間の正常化平均標識薬集積の差を計算し3D-SSP法で脳表に投影表示した。結果:安静時:対照群と比較してMSA群で脳幹、小脳、前頭葉皮質の血流低下がみられたが、統計学的有意差はなかった。蓄尿時:MSA群で小脳虫部に血流低下がみられ、右側で顕著であった(p<0.05)。排尿時:MSA群の小脳虫部血流低下が蓄尿時よりも目立って認められ、右側で顕著であった(p<0.05)。脳深部(島回、大脳基底核)の血流変化は明らかでなかった。血流増加を認める部位はなかった。MSA群での排尿賦活時の小脳虫部血流低下は、同疾患の排尿障害に関連していることが推察された。以上の結果を、平成14年度日本自律神経学会において発表した。なお、関連する基礎実験を平行して行った。以前我々は、正常人の機能的PET画像において、排尿に関連して脳幹、小脳、前頭葉皮質などが賦活されることを報告した(Aswal BS, Berkley KJ, Hussain I, Brennan A, Craggs M, Sakakibara R, Frackowiak RSJ, Fowler CJ. Brainresponses to changesin bladdervolume and urge tovoidin healthy men. Brain 2001:124;369-377)。

多系統萎縮症(MSA)は広汎な自律神経不全を呈する疾患であり、このうち排尿系障害は最も高頻度にみられる。その責任病巣について、機能的脳画像を用いて検討を試みた。MSA群は8名で全例に排尿症状があり、排尿筋過反射が6名、100ml以上の残尿が3名にみられた。対照群は5名で1名に軽度の排尿症状がみられた。両群に対して[^<99m>Tc]-ECD SPECTを安静時,蓄尿時、排尿時に撮像した。NEUROSTAT softwareを用いて、両群間の正常化平均標識薬集積の差を計算し3D-SSP法で脳表に投影表示した。結果:安静時:対照群と比較してMSA群で脳幹、小脳、前頭葉皮質の血流低下がみられたが、統計学的有意差はなかった。蓄尿時:MSA群で小脳虫部に血流低下がみられ、右側で顕著であった(p<0.05)。排尿時:MSA群の小脳虫部血流低下が蓄尿時よりも目立って認められ、右側で顕著であった(p<0.05)。脳深部(島回、大脳基底核)の血流変化は明らかでなかった。血流増加を認める部位はなかった。MSA群での排尿賦活時の小脳虫部血流低下は、同疾患の排尿障害に関連していることが推察された。以上の結果を、欧文雑誌に投稿中である。なお、関連する基礎実験を平行して行った。脳のニューロン活動のヒトでのin vivo解析の手段として、近年開発されたPET, SPECT, fMRIによる機能的脳画像は非常に有用であり、運動系、体性感覚系、認知、言語、その他の大脳機能の解析に用いられている。我々は、高次大脳機能と自律神経との関連について、3-D SSP法を用いた排尿賦活大脳機能画像を撮像し、検討した。排尿障害を有する疾患群は、多系統萎縮症(Shy-Drager症候群)患者とする。これらの患者に対して、排尿症状の詳細な問診と、尿流動態検査(膀胱内圧測定・外尿道括約筋筋電図同時記録)を行う。排尿賦活大脳機能画像は、SPECT(single photon emission computed tomography)を用いて行う。患者の排尿直前、および排尿中に、局所脳血流tracerである99mTc-ECD静注を行い、その5分後からSPECTを撮像する。対照群は、疾患群の患者の配偶者にvolunteer協力を依頼する。排尿賦活大脳機能画像を同時に測定異常する。両群共に、検査の目的を説明し、尿流動態検査、99mTc-ECDが人体に悪影響を及ぼすことがないこと、検査にいったん同意した後もいつでも撤回でき、そのことで不利益を受けることがないことを説明し、文書で承諾を得てから行う。検討の結果、多系統萎縮症群では、安静時の局所脳血流の対照群との差異はみられなかったが、蓄尿期、排出期に、小脳虫部の血流がむしろ減少することが明らかとなった。現在統計処理により詳細な解析を行っている。結果の一部を学会で発表した。
母子愛着行動の形成機序:幼若期オキシトシン受容体活性化の働き

仔マウスを母親と隔離すると、視索上核のオキシトシン産生ニューロンが活性化される傾向が認められた。仔マウスにオキシトシン受容体アンタゴニストを投与すると、成熟後の不安行動と社会行動が修飾される傾向が見られた。分娩時に母親の血中へ多量に分泌されるオキシトシンの仔への影響を見るため、帝王切開で出生させた仔マウスにオキシトシンを投与すると、自然分娩出生群に比べて成熟後の不安行動が増加する傾向が認められた。これらより、幼若期の母仔愛着行動時と分娩時には仔のオキシトシン受容体が活性化され、それが成熟後の情動行動や社会行動に影響を与えている可能性が示唆された。幼若期に母親からどういう愛着行動を受けるかによって、子の成熟後の情動性と子が母親になったときに示す母性行動が大きく修飾されることが知られている。しかしこのメカニズムはまだ明らかではない。我々はこれまでに、オキシトシン受容体遺伝子欠損マウスは母性行動が低下していることを明らかにした。一方で幼若期のオキシトシン受容体遺伝子欠損マウスでは、母親から隔離したときに仔が発する超音波発声がほとんど認められないことを確認した。これらの結果は母仔親和行動において、母仔共にオキシトシン受容体が重要な因子であることを示している。本研究では母仔愛着行動によって仔のオキシトシン受容体が活性化され、仔の将来の行動が規定されているという仮説を証明する事を目的とした。母親と隔離した生後七日目の仔マウスの脳について、神経活動マーカーであるc-Fosの免疫組織化学による解析を行った。母親と隔離した仔マウスにおいて、視索上核のオキシトシン産生ニューロンでc-Fos陽性を示すものが多い傾向が認められた。そこで、幼若期のオキシトシン受容体活性化の影響を検討するため、出生後の5日間、仔マウスにオキシトシン受容体アンタゴニストを投与し、成熟後の行動を解析した。幼若期にオキシトシン受容体アンタゴニストを投与すると成熟後の社会行動が修飾される傾向が見られた。一方で、分娩時に母親の下垂体から血中へ多量に分泌されるオキシトシンの仔への影響を見るため、帝王切開で出生させた仔マウスにオキシトシンを投与して成熟後の行動を解析した。帝王切開後にオキシトシンを投与した群では、自然分娩群に比べて不安行動が増加する傾向が認め照れた。これらのことから、幼若期の母仔愛着行動時と分娩時には仔のオキシトシン受容体が活性化され、それが成熟後の情動行動や社会行動に影響を与えている可能性が示唆された。我々はこれまでに、母親と隔離した仔マウスにおいて、視索上核のオキシトシン産生ニューロンでc-Fos陽性を示すものが多い傾向を確認した。さらに、出生後の5日間、仔マウスにオキシトシン受容体アンタゴニストを投与して成熟後の行動を解析したところ、社会行動が修飾される傾向を認めた。これらのことから、幼若期の母仔愛着行動時には仔のオキシトシン受容体が活性化され、それが成熟後の社会行動に影響を与えている可能性が考えられる。本研究では、オキシトシンと類似の構造を持つ下垂体後葉ホルモンで、幼若期の経験が成熟後の行動に影響を与えるメカニズムを理解する上で重要な因子の一つと考えられるバゾプレシンについて、ニューロンを特異的に破壊し、その社会行動に与える影響を検討した。バゾプレシンプロモーターの制御下でヒトジフテリア毒素受容体を発現する様なトランスジェニックラットを作成し、ジフテリア毒素によってバゾプレシンニューロンが特異的に死滅する系を利用した。共同研究者らにより、嗅球にバゾプレシンニューロンが存在し、バソプレシンや受容体アンタゴニストによって嗅球ニューロンの情報処理が修飾されることが明らかとなった。そこで、上記トランスジェニックラットに対するジフテリア毒素の局所注入により嗅球のバゾプレシンニューロンを特異的に破壊したところ、社会的認知能力が障害されることが明らかとなった。この結果は、嗅覚系に固有なバゾプレシン系によって、社会的情報の処理が一部担われていることを示すものである。今後、幼若期体験が成熟後の行動に影響を与えるメカニズムの解明を進める上で、嗅覚系のバゾプレシンの働きにも着目することが必要といえる。
円偏光を用いたラマン散乱分光の再検証

ラマン散乱分光法は1928年の発見以来、結晶の構造、結晶を構成する原子間やイオン間の相互作用について知見を得る上で不可欠な手法であり、赤外分光法と相補的な関係にある。しかし、直線偏光を用いたラマン散乱分光法では、磁性体・誘電体結晶中のスピン波(マグノン)や格子振動(フォノン)の振動モードを探索・同定することが困難である場合も多い。本研究では、磁性体・誘電体結晶中のマグノンやフォノンの振動モードを、円偏光を用いたラマン散乱分光法によって探索・同定する。
量子力学の非局所性の量子軌跡による分析と連続変数量子テレポーテーション

1.配置空間における量子エンタングルメントの非局所性のボーム軌跡による分析:分散型ガウス波束と調和振動子コヒーレント波束の2種類の波束状態を成分波動関数とする2つのタイプの2粒子及び3粒子の量子エンタングルド状態を構成しボーム軌跡間の非局所相関を調べ、次のような事実を明らかにした。即ち、エンタングルド状態を構成する成分波動関数の間に何らかの非対称性が存在する場合には、各構成粒子の位置部分空間においてボーム軌跡間に部分的な交差が生じる。その部分的交差パターンが配置空間における非局所性を具現化している(ここで、全配置空間では同一時刻ではボーム軌跡間で交差は生じない。従って、ボーム軌跡の非交差定理と矛盾しない)。2.位置と運動量の量子テレポーテーションの非相対論的時間発展モデルの構築:2粒子エンタングルド状態としてガウス型相関関数を用いた量子テレポーテーションのモデルを構築し次のような解析を行った。即ち、受信者のユニタリー変換までの経過時間による測定後生成状態の時間発展がテレポーテーションのフィデリティを如何に悪化させるかについて調べた。本解析では、生成状態の自由な時間発展を仮定した。また、2粒子相対運動量に特別な測定値を仮定した場合に2モードの入力状態が1モード状態に転換されテレポートされる場合があることを見いだした。3.関連及び発展課題:量子レジスターの新しいタイプのモデルへの応用を目的に様々なタイプの一般化された点状相互作用について調べた。他に、量子力学の非局所性検証実験のシミュレータの開発、遺伝的アルゴリズムによる量子回路生成問題、量子崩壊過程におけるトンネル効果による崩壊の加速現象、幅の狭い波束の透過・反射問題、閉じこめポテンシャルをもつディラック方程式の解、等について研究を行った。特に、点状相互作用の研究は、次期課題として現在研究を発展させつつある。1.量子軌跡の非局所相関配置空間における2粒子エンタングルド状態の非局所性を量子軌跡の非局所相関という側面から調べた。分散的波束状態およびコヒーレント波束状態からなる2種類のエンタングルド状態を解析的に構成し、それを基に2粒子の量子軌跡の時間発展を数値的に解いた。そして、2粒子の各位置部分空間における量子軌跡の時間発展の相関パターンについて詳しく分析した。本研究により、量子エンタングルメントによる非局所相関が非局所的隠れた変数模型では量子軌跡間の相関としてどのように発現するかを具体的に明らかにした。2.位置と運動量の量子テレポーテーション-非相対論的時間発展モデル-共役な連続変数の量子状態のテレポーテーションのスキームを位置座標空間で具体的に記述する非相対論的時間発展モデルを構築し、連続変数量子テレポーテーションにおける幾つかの問題点を解析した。本モデルは、送り手と受け手が共有する2粒子エンタングルド状態および送り手による測定を記述する測定状態としてガウス型相関・測定状態を仮定した。本モデルの最大の特徴は、送り手の測定により受け手側に生成される状態の時間発展を考慮していることである。これは、援用される古典通信による時間遅れが無視できない状況を想定しているためである。ここでは、その生成状態は自由空間で時間発展するものと仮定した。3.関連問題・量子崩壊過程のトンネル効果による加速量子崩壊過程の標準的な崩壊パターンからのずれについて調べた。特に、崩壊の初期段階においてポテンシャル障壁によるトンネル効果によりむしろ崩壊が加速される場合があることを見いだした。・閉じこめポテンシャルをもつディラック方程式閉じこめポテンシャルをもつディラック方程式の性質について、ディラック方程式をシュレーディンー型の方程式に変換することにより見通しよく分析できることを示した。1.量子最適クローニングおよび量子テレポーテーションの量子回路生成量子回路生成問題には大きな複雑性がありその一般的手法が確立されていない。

本研究では遺伝的アルゴリズムを用いて、コンピュータシミュレーションにより量子最適クローニングおよび量子テレポーテーションの量子回路生成問題を調べた。そして、これまでに発見されていない新しい量子回路を幾つか見いだし、それらの特徴について分析した。2.非常に幅の狭い波束の透過・反射問題における特異な現象の量子軌跡を用いた分析一次元量子力学における入射波のポテンシャル散乱は、通常入射波として平面波を仮定して議論される。波束の幅を無限に大きく採ることにより平面波による結果が得られることは良く知られているが、逆に波束の幅が非常に小さい場合については良く知られていない。本研究では、入射波として規格化された波束(ガウス波束)を用い、散乱ポテンシャルとしてPoschl-Tellar型ポテンシャルを例にとり、波束の幅が非常に小さい場合に生じる特異な状況について調べた。具体的には、たとえポテンシャルが存在しない場合でも、或いはポテンシャルがいわゆる無反射ポテンシャルであっても、反射確率がゼロにならないという状況が生じ、このような状況は波束の入射エネルギーが非常に小さい場合に顕著になることを明らかにした。そして、この問題をボーム軌道を用いて解析することにより、このような状況のメカニズムを直観的に把握できることを示した。3.一次元量子力学系における一般化された点状相互作用におけるチャンネル結合相互作用の分析一般化された点状相互作用は、非相対論的運動エネルギー演算子の可能な自己共役拡張を表す。本研究では、チャンネル結合が存在する場合に可能な点状相互作用について分析した。そして、チャンネル結合相互作用に時間反転不変性を要請することにより、7-パラメータをもつ自己共役拡張された相互作用ファミリーが存在することを明らかにした。昨年度までの研究成果を踏まえ、本年度は下記の研究課題について研究を発展させた。1.配置空間における量子エンタングルメントの非局所性と量子軌跡の非局所相関:分散型波束と調和振動子コヒーレント波束の2種類の波束状態を用いて配置空間における3粒子の量子エンタングルド状態を構成し、量子軌跡間の非局所相関を調べた。エンタングルド状態を構成する成分波動関数間に何らかの非対称性が存在する場合に、各構成粒子の位置部分空間において量子軌跡間に部分的な交差が生じることを明らかにし、その部分交差のパターンを詳しく分析した(但し、全配置空間では同一時刻で量子軌跡間で交差は生じない)。2.位置と運動量の量子テレポーテーションの非相対論的時間発展モデル:量子通信路としての2粒子エンタングルド状態としてガウス型相関関数を用いた量子テレポーテーションのモデルを構築し次のような興味あるケースを見いだした。すなわち、特別な2粒子相対運動量の測定値を仮定した場合に2モードの入力状態が1モード状態に転換されテレポートされる場合がある。