【自作量子コンピュータ NMRQCP】「FID（自由誘導減衰）信号」のリアルタイム観測に成功しました！🎉

 こんにちは！自作の地球磁場NMR（EFNMR）方式で量子コンピューターの開発に挑戦している高専生です。

今回は、最高にワクワクするニュースをお届けします。ついに、このプロジェクト最大の山場である「FID（自由誘導減衰）信号」のリアルタイム観測に成功しました！🎉

ゼロから部品を集めて作った装置がすべて連動し、目に見えない量子の動きを捉えた決定的な瞬間を紹介します！

原子の声を聴く！「FID信号」ってなに？

そもそも「FID信号」とは何でしょうか？

水の中の水素原子核（プロトン）に強い磁場（大電流）をかけて向きを揃えた後、パッとスイッチを切ります。すると、プロトンたちは地球の磁場に引かれ、コマが首振り運動をするようにクルクルと回りながら元の状態に戻っていきます。

この戻っていく時に、原子が発する「極めて微弱な電波」がFID信号です。例えるなら、鐘をカーンと強く叩いた後に、「ワァーン…」と音が響きながらだんだんと消えていく余韻のようなものです。

これが量子の波形だ！歴史的瞬間

それでは、実際に僕の自作システムが捉えた波形を見てください！

💡 グラフの解説
【上段：時間領域】 電流を切った直後のノイズのすぐ後に、滑らかな曲線を描きながら波がゼロに向かって減衰していく「まさにFID！」という形が確認できます。
【下段：周波数（FFT）】 この波を周波数ごとに分解すると、「2.04kHz」付近にクッキリと鋭いピーク（山）が出現しました！

この「2.04kHz」というのが超重要です。実はこれ、日本の地磁気の強さにおいて、水素原子核が反応する周波数（ラーモア周波数）と完全に一致しているんです！

つまり、たまたま出たノイズや機械の誤作動ではなく、間違いなく「地球の磁場と量子の相互作用」を自分の手で作った回路で可視化できたという絶対的な証拠です。

▶ 実際のリアルタイム観測動画（YouTube）はこちら

実験を支えた手作りハードウェアたち

ここまで来るのに、本当に多くの部品と試行錯誤がありました。今回ついにシステムとして連動した機材たちです。

• コイル： 自作（塩ビパイプ ＋ 2UEW 0.5mmエナメル線 1600回手巻き）
• アンプ： 超低歪低雑音オペアンプ AD797BRZ（あの発煙事故を乗り越えた心臓部！）
• 電源： 12V完全密封型鉛蓄電池（分極の大電流用） ＋ 9V角形アルカリ乾電池（アンプ駆動用）
• コントローラ： M5Stack CoreS3 ＋ M5Stack用ミニリレーユニット
• PCへの入力： 96KHz / 24-bit Hi-Fi USBオーディオインターフェース

次なる挑戦「ノイズとの戦い」

これで「ゼロからイチ」を作る最初の目標は達成できました！

しかし、喜びも束の間。現状の波形はまだ環境ノイズ（ハムノイズやスイッチングノイズ）の影響を大きく受けています。今後はこのシステム全体の純度を高める「チューニングフェーズ」へ移行します。

ブレッドボードからユニバーサル基板への移行、アルミケースによるシールド化、BNCケーブルへの置き換え、そしてメタライズドポリエステルフィルムコンデンサを用いたハイパスフィルタによる低周波ノイズの徹底カットなど、ハードウェアをさらに鍛え上げて、もっともっとクリアな正弦波を引き出していきます！

量子コンピュータ開発に向けた基盤作りの第一歩、これからも応援よろしくお願いします！

• 日々の実験メモやコード: GitHubリポジトリ（nmr-qc-project） に公開中
  
• リアルタイムの開発風景・オシロスコープ波形: X（旧Twitter） でポスト中
  

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