1: 2019/02/21(木) 14:55:25.37 ID:CAP_USER
超強力なスーパーコンピューターの処理能力をはるかに凌ぎ、産業界全体に変革をもたらす可能性があるとして、量子コンピューターの研究・開発に多額の資金が投入されている。日々報じられる関連ニュースを読み解くために押さえておきたい基礎知識を説明する。

子コンピューターは、ほとんど神秘的といえる量子力学の現象を利用して、処理能力を飛躍的に向上させる。現在、そして将来のもっとも高性能なスーパー・コンピューターの処理能力さえもはるかに凌ぐことが期待されている。

量子コンピューターは従来のコンピューター(古典的コンピューター)を完全に置き換えるものではない。古典的コンピューターは今後も、ほとんどの問題に対処するためのもっとも簡単で経済的な解決策として使われ続けるだろう。だが、量子コンピューターは、材料科学から医薬品研究に至るまで、さまざまな分野に胸躍る進歩をもたらすことが期待されている。すでに、量子コンピューターを用いて、電気自動車用のより軽く強力な電池を開発しようとしたり、新薬開発に役立てたりしようとしている企業もある。

量子コンピューターが持つ力の秘密は、量子ビット(キュービット)を生成し、操作する能力にある。

■「キュービット」とは何か?

現在のコンピューターは、1か0を表す一連の電気パルスまたは光パルスであるビットを用いて演算をする。ツイッターのツイートからメール、iTunesの楽曲、YouTubeの動画に至るまで、さまざまなものが本質的にはこの2進数の長い文字列でできている。

一方、量子コンピューターは演算の単位として通常、電子や光子といった素粒子である「キュービット」を用いる。キュービットを生成し、操作することは科学的・工学的に困難な課題となっている。IBM、グーグル、リゲッティ・コンピューティング(Rigetti Computing)といったいくつかの企業は、深宇宙よりも低温に冷却された超伝導回路を用いている。イオンQ(IonQ)などの他の企業は、超高真空チャンバー内のシリコンチップ上の電磁場に個々の原子を閉じ込める手法を用いている。どちらの場合も、制御された量子状態にあるキュービットを、外部環境から隔絶することを目指している。

キュービットは、いくつかの奇妙な量子的性質を持つ。その結果、相互につながった一連のキュービットは、同数のバイナリー・ビットよりはるかに強力な処理能力を持つことになる。キュービットの不可思議な量子的性質には、「重ね合わせ」として知られる性質や「量子もつれ」と呼ばれる性質がある。

■「重ね合わせ」とは何か?

キュービットは、1と0の数多くの取り得る組み合わせを同時に表せる。このような、同時に複数の状態で存在できる能力を「重ね合わせ」と呼ぶ。研究者は、精密レーザーやマイクロ波ビームを用いてキュービットを操作し、キュービットを重ね合わせ状態にする。

直感に反するこの現象により、重ね合わせ状態にあるいくつかのキュービットを備えた量子コンピューターは、膨大な数の起こり得る結果を同時に並列して処理できる。最終的な計算結果は、キュービットを測定して初めて得られる。測定するとキュービットの量子状態は直ちに1または0に「崩壊」する。

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■「量子もつれ」とは何か? 

研究者は、「もつれ合った」キュービットの対を生成できる。対を成す2つのキュービットが同一の量子状態で存在することを「量子もつれ」という。もつれ合ったキュービットの一方の量子状態を変化させると、もう一方の量子状態も予測可能な形で即座に変化する。キュービット同士が距離的に非常に離れていたとしても同じ現象が起こる。

量子もつれが起こる理由や仕組みについてはよく分かっていない。この現象はアインシュタインすらも困惑させた。アインシュタインが量子もつれのことを「不気味な遠隔作用」と表現したのは有名だ。だが、量子もつれこそ、量子コンピューターの能力の鍵となる現象だ。従来のコンピューターでは、ビット数が倍になれば、処理能力も倍になる。一方、量子もつれのおかげで、量子コンピューターにキュービットを追加すると、演算処理能力は指数関数的に増加する。

量子コンピューターは、量子の数珠つなぎのような、もつれ合ったキュービットを利用することで魔法のような能力を発揮する。特別に設計された量子アルゴリズムを用いて計算速度を向上できる量子コンピューターの能力こそ、量子コンピューターの可能性が大きな注目を集めている理由となっている。

以上が、量子コンピューターのプラス面だ。マイナス面は、「デコヒーレンス」により量子コンピューターが従来のコンピューターよりはるかにエラーを起こしやすいことだ。

■「デコヒーレンス」とは何か?

キュービットが外部環境と相互作用してキュービットの量子的な状態が衰退し、最終的に失われることを「デコヒーレンス」と呼ぶ。

続きはソースで

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引用元: 【IT】〈解説〉量子コンピューターとは何か?ニュースを読む前に押さえたい基礎知識[02/21]

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6: 2019/02/21(木) 15:01:53.40 ID:/h/YZLDR
量子コンピューターとはなぁ
同じ回路が二つあって一方に電気を流せばもう片方に対流が流れる
そういうこっちゃ

7: 2019/02/21(木) 15:04:12.82 ID:ReXbZhjC
全然説明してない件

8: 2019/02/21(木) 15:05:57.17 ID:0+VkS5fy
ヒトは頭がいいな
オレとおなじ種族とは思えんわ

12: 2019/02/21(木) 15:08:58.73 ID:Toqv44TO
0と1の2進数表現だったのを、
0と1と「0かつ1」の3進数表現
で表現できるってはなしでおkだっけ?

35: 2019/02/21(木) 16:03:20.11 ID:emg/2Zzs
>>12
違う。

量子コンピュータは計算ができない。
量子コンピュータは比較や代入ができない。
量子コンピュータは画像処理やVRができない。
量子コンピュータはAIを作れない。
量子コンピュータはビックデータの統計処理ができない。

そういうことだ。

47: 2019/02/21(木) 18:00:23.37 ID:4/HJFTld
>>35
馬鹿馬鹿しい
使い物にならんではないか

54: 2019/02/21(木) 19:50:55.75 ID:emg/2Zzs
>>47
そうでもない。

京だって何年もかかる巡回セールスマン問題を一瞬で解いてくれる。

57: 2019/02/21(木) 19:55:05.11 ID:0Arn+7tH
>>35
量子コンピュータの最先端を走る学者は古典コンピュータの延長にあるって言ってる。

58: 2019/02/21(木) 19:58:26.37 ID:emg/2Zzs
>>57
それも正しい。

だからと言って量子コンピュータが演算可能になるわけではない。

何もわからない人が、わかってる人の言葉の一部を拾ってきても何もわからないよ。

18: 2019/02/21(木) 15:13:40.11 ID:riF3vBB3
ナショナル・ジオグラフィックで見た
マウスロボットでわかりやすく教えてくれた
従来のコンピューターではマウスは迷路に1台だけ、うろうろ回って出口を探す
量子コンピューターではマウスは無限、迷路はマウスだらけ、出口前にもマウスがある
なんとも恐ろしいコンピューターだ

20: 2019/02/21(木) 15:15:39.70 ID:riF3vBB3
>>18
従来の思考を捨てない限り量子コンピューターは使えない
なにせ答えが無限にあるのだから
抽出の方法が問題

22: 2019/02/21(木) 15:17:51.85 ID:/h/YZLDR
>>18
迷路は迷路のようで横つなぎにしたマウスをいっせいに前進させると直線になる
それがAIや・・

93: 2019/02/22(金) 00:50:35.52 ID:R0bCZ7Ld
>>18
単細胞の粘菌でも無限並列的に迷路探索をしてくれるよ。

99: 2019/02/22(金) 03:57:34.84 ID:DaJXVk3B
>>93
今のコンピュータの方式(分散コンピューティング?)がそれに近いのでは?
コンピュータパワーをあげる(増やす)=粘菌の増殖度を増やす
弁当箱くらいのサイズの迷路ならいいけど、アフリカ大陸並の迷路の出口を見つけるのには時間も資源もかかるみたいな

実はよく分かってないけど
量子コンピュータだと出口にいるネズミを調べるだけで解が解る、的な感じなんじゃないの?

113: 2019/02/22(金) 12:51:31.21 ID:3bMEzsqC
>>99
出口からネズミが出て来たら入口と出口はつながってるという結論が出せるだけだよ
量子コンピューターでは経路まではわからない
せいぜい出て来るまでの時間によって経路長は推定できるが

その結論を出すのに従来のpcだと時間は掛かるけど経路もわかる

126: 2019/02/23(土) 13:12:39.05 ID:96Murzy2
>>113
複数のパターンマッチ(迷路の経路)の最適解らしいものを求められるが、
本当にそれが最適なのかは確認が取れない。経路もわかる

19: 2019/02/21(木) 15:15:04.77 ID:/h/YZLDR
電磁波盗聴(テンペスト)これを応用した離れたところで通信できたとかいうてたのが
量子テレポーテーションや
今更の話で昔からある

21: 2019/02/21(木) 15:16:31.81 ID:5zCpqdxP
昔、科学の読み物に「量子コンピューターは並行世界に存在する多数のコンピューターが連携して
同時に計算するので演算のスピードが凄く速くなる」と書いてあったけど、
それは嘘だったんですね

38: 2019/02/21(木) 16:05:54.93 ID:emg/2Zzs
>>21
嘘ではない。

量子もつれにおける多世界解釈を現実とするなら、そのような解釈も不可能ではない。

46: 2019/02/21(木) 17:35:45.85 ID:V5ndC5yd
>>38
アインシュタインの相対性理論から多世界は不可欠なんだよ

48: 2019/02/21(木) 18:01:36.74 ID:1fZNpuY8
>>46
相対論の多宇宙と量子力学の多宇宙は別のもの

23: 2019/02/21(木) 15:18:49.92 ID:jd/AE0e+
莫大な金と人材と期間をつぎ込み開発された量子コンも
安値競争にさらされ、いずれ中国と韓国のものとなる

25: 2019/02/21(木) 15:20:54.20 ID:riF3vBB3
量子通信の方が当面は主流になりそうな予感
すでに軍事の世界では大人気
衛星を使わないGPS
水中レーダー
水中ネットワーク
時間差0でのドローン操作
地球の反対側とコンマ0秒での会話が可能、コンマ0秒での軍事ネットワーク構築可能な時代に

41: 2019/02/21(木) 16:10:15.86 ID:B0j9iN8B
量子テレポーテーションの名称も誤解を招きやすい
世間一般で言われるワープ的な超光速現象ではないのに
そう捉える人が多すぎませんかね。

42: 2019/02/21(木) 16:15:27.05 ID:AddfvQGq
こんなのが完成するより前に、地球上のレアメタル資源枯渇の方が先に来る気がするw

51: 2019/02/21(木) 19:04:01.31 ID:oLwQZWRS
量子力学理解できてない人に量子コンピューターとは何かとか無理だから
量子力学勉強したことのない人とか理解以前の話だろ・・・。

69: 2019/02/21(木) 20:40:18.68 ID:Z478pyJh
現実の実現可能性を複数有するとする、この異常な事態を、なんら哲学的、思想的
変革を伴わずにいることは、文明の堕落である。実用性のまえに、人間と世界の
関わり方に対する根本的な認識の修正が迫られている。もう、私たちは、複数の運命
を仮定しなければならないのだ。

81: 2019/02/21(木) 21:22:47.05 ID:1fZNpuY8
>>69
>現実の実現可能性を複数有するとする
>私たちは、複数の運命を仮定しなければならない

これは量子力学に限ったことではない。
現在の条件で未来が決まるという決定論のほうが、
自由意志を信じている者にとっては異常。

もちろん、量子力学なら自由意志が成り立つということではないが。

73: 2019/02/21(木) 21:00:22.22 ID:7532jTiZ
つまり今は買い時ではないと