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量子

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1: 2018/02/19(月) 14:36:18.53 ID:CAP_USER
すばらしい写真というものは、ときにデジタル一眼レフカメラと小さな原子、そして好奇心旺盛な博士論文の提出候補者という組み合わせで撮影されるものだ。

 英オックスフォード大学で、量子コンピューターに使う原子を閉じこめる研究をしていたデビッド・ナドリンガー氏は2017年8月7日、一般的なデジタル一眼レフカメラを使ってこの写真を撮影した。
黒い背景の前で青紫色のライトに照らされているのは、プラスに帯電したストロンチウム原子だ。
両側には2つの金属電極があり、間にできる電界によって、原子はほぼ静止している。
この装置はイオントラップと呼ばれる。小さな2つの針の先端の間の距離は、2ミリにも満たない。

 この写真につけられたタイトルは「イオントラップ内の1つの原子」。
これが、英国の工学・物理科学研究会議(EPSRC)による科学写真コンテストで表彰された。

 原子はあまりに小さいため、肉眼で見ることはできない。

 EPSRCのプレスリリースで、ナドリンガー氏は「1個の原子を目に見えるかたちで表現することは、微小な量子の世界と私たちの巨大な現実を直接的、直感的に結ぶことができるすばらしいアイデアだと思いました」と述べている。
「ある静かな日曜日の午後、カメラと三脚を持って研究室に向かいました。
そして、小さな薄い青色の点が映ったこの写真を撮ることができたのです」


 ナドリンガー氏は、イオントラップの超高真空室の窓をのぞきこむようにして写真を撮影した。
使用したのは、50mmレンズと接写用のエクステンションチューブ、そしてカラーフィルターをつけた2つのフラッシュ装置だ。エクステンションチューブは一般に、レンズの焦点距離を長くしてクローズアップ写真を撮るために使われる。

続きはソースで

画像:プラスに帯電し、電界によってほぼ静止している1つのストロンチウム原子を撮影した写真。よく見ると、黒い部分の中心にうっすらと青い光が見える。
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/021600072/01.jpg
画像:中央部を拡大したもの
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/021600072/ph.jpg

ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/021600072/
ダウンロード (1)


引用元: 【話題】〈画像あり〉「原子」が見えた! なんと一眼レフで撮影に成功 科学写真コンテスト[02/19]

「原子」が見えた! なんと一眼レフで撮影に成功 科学写真コンテストの続きを読む

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1: 2018/02/13(火) 23:27:52.80 ID:CAP_USER
Google、IBM、Intel、そして Microsoftといった巨大IT企業たちが量子コンピュータの開発に熱心になっている。
それは量子コンピュータが従来のコンピュータよりも圧倒的な速度で計算を行うことができると期待されているからである。
特に最近では、さまざまな種類の"量子"コンピュータもしくは量子力学から着想を得た専用マシンが登場してきている。
しばしば、スーパーコンピュータの〜〜倍速いという言葉でそれらのマシンの性能が謳われたりすることをよく耳にする。
量子コンピュータは本当にスーパーコンピュータに勝つ事ができるのだろうか?
本稿では、量子コンピュータの速さとは何か、そして量子コンピュータが、現代のシリコン半導体技術の結晶とも言える従来型の古典コンピュータと繰り広げる戦いについて紹介したい。

〈量子コンピュータによる計算の高速化〉

量子コンピュータが計算を高速化すると期待されている理由は、最も基本的な物理法則である量子力学を最大限に利用して計算をするコンピュータだからだ。
量子力学は、半導体、レーザー、MRIなどミクロな世界の現象を利用する身近な技術の基礎にもなっている。
 私たちが普段使っているコンピュータのCPUも半導体で作られているので、その意味では量子力学が使われている。
しかし、その半導体チップ上で行われる計算は、スイッチのオン「0」とオフ「1」のどちらか一方しかとらない"ビット"を用いており、物理法則で許されるものと比べると制限されたものだといえる。
なぜなら、量子力学では「0」か「1」かが確定していない重ね合わせ状態が許されているからだ。
このような量子力学のルールを計算原理に積極的に用いて計算を高速化するマシンが量子コンピュータと呼ばれている。
計算の高速化が示されている問題としては、整理されていないデータから重ね合わせを利用して高速に目的の情報を探索するグローバー探索、古典コンピュータでは効率よく解く事ができない代表的な問題である素因数分解、そして、電子や分子など量子力学を取り込まないと計算できない化学物質・材料シミュレーションをする量子シミュレーションである。

Berry_Iこのように多数の電子の振る舞いを計算することはスーパーコンピュータでは難しく、量子コンピュータの実現により高精度で高速な計算が可能になることが期待されている。 (写真はMacquarie Universityより引用)

関連ソース画像
http://www.qmedia.jp/content/images/2018/01/Berry_I.jpg

続きはソースで

Qmedia
http://www.qmedia.jp/quantum-beat-super-computer/
ダウンロード


引用元: 【テクノロジー】量子コンピュータの挑戦: スーパーコンピュータに勝てるだろうか?[02/09]

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1: 2018/02/07(水) 03:14:49.86 ID:CAP_USER
〈ポイント〉
・これまでの長年の研究の結果から「量子速度限界」と呼ばれるミクロなスケールの運動に関する不等式の存在が知られていた。
・不確定性原理との関連から、量子力学特有の性質として長い間に渡り、ミクロなスケールでのみ成立すると信じられてきた。
・本研究成果では、同等の不等式が我々の普段目にするようなマクロなスケールでの集団現象においても普遍的に存在する不等式であることを明らかにした。

〈概要〉
 我々の身近な物理現象を記述するニュートン力学に対して、原子や分子などミクロなスケールにおいては量子力学という異なる原理が成立しています。
これは、不確定性原理と呼ばれるミクロなスケールにおいて発現する特性が量子力学の形成に関わっています。
この量子力学に従うミクロなスケールでの運動において、「量子速度限界」と呼ばれる制限が存在することが知られていました。

続きはソースで

東北大学
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2018/02/press20180206-01.html
images


引用元: 【物理学】「量子速度限界」物理法則に潜む速度限界を発見 あらゆるスケールに成立する普遍的不等式を証明[02/06]

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1: 2018/02/05(月) 02:27:20.70 ID:CAP_USER
「0と1」の状態を同時に持つことができる量子の特性をいかすことで極めて速い処理能力を実現するとされる量子コンピューターは、夢のコンピューターとも呼ばれて実用化が大きく期待されています。
実現すれば、現代の既存のコンピューターとは比べものにならないほどの高い処理能力を持つといわれる量子コンピューターですが、実はその実用化にはまだ大きな壁が立ちはだかっているとのこと。
その実態について科学・コンピューター技術専門メディアのQuanta Magazineがまとめています。

The Era of Quantum Computing Is Here. Outlook: Cloudy | Quanta Magazine
https://www.quantamagazine.org/the-era-of-quantum-computing-is-here-outlook-cloudy-20180124/

1980年代にその概念が提唱され、1990年代には理論的に実証が可能なことが報告されていた量子コンピューターは、実現すれば既存のコンピューターとは比べものにならないほど速い処理速度を実現すると期待されています。
従来のコンピューターは、膨大な数の「0」と「1」からなるデジタルデータを超高速で処理することでさまざまな機能を実現しているのですが、2015年以降は半導体チップの進化を示してきた「ムーアの法則」の限界が叫ばれるようになり、いよいよ技術の限界点に差し掛かろうとしているともいわれています。

そんな状況を打破し、次世代のコンピューターとして大きく注目を集めているのが量子コンピューターです。

量子コンピューターは量子が持つ「0と1が同時に存在する」という特性をいかすことで、まさに「次元の違う」レベルの処理速度を実現することが可能であるといわれています。
従来型のコンピューターの場合、処理を行うプロセッサの数と処理能力の関係は、基本的に単比例によって増加します。
一方、量子コンピューターはその能力が指数関数的に増加することが理論的に証明されていることからも、次世代の技術を可能にするブレークスルーとして期待が寄せられています。
科学誌「Neture」は2017年1月に量子コンピューターは2017年に「研究」から「開発」の段階に移行すると発表しており、実際にIBMは2017年3月にクラウドベースで誰もが量子コンピューティングを使ってみることが可能な商業サービス「IBM Q」を発表するなど、量子コンピューター界隈ではにわかにさまざまな動きが起こり始めています。

しかしQuanta Magazineによると、その実現に向けた道のりは広く考えられているほど楽観的ではないとのこと。
最先端のコンピューター技術としてもてはやされている量子コンピューターですが、その実現にはまだまだ高い壁が立ちはだかっているといいます。

「0と1が同時に存在すること」を利用して計算を行う量子コンピューターは、「量子重ね合わせ」と「量子もつれ」の効果を利用することで「超並列」と呼ばれる処理を実現します。
この、「0と1の状態が同時に存在する」という情報の単位は量子ビットと呼ばれ、量子コンピューターを実現する上で最も基本的な事柄の一つです。

続きはソースで

関連ソース画像
https://i.gzn.jp/img/2018/02/04/quantum-computing/32390815144_f14b33ee0f_z.jpg

GIGAZINE
http://gigazine.net/news/20180204-quantum-computing/
ダウンロード (1)


引用元: 【テクノロジー】「夢のコンピューター」と呼ばれる量子コンピューター実用化の前に立ちはだかる大きな壁とは?[02/04]

「夢のコンピューター」と呼ばれる量子コンピューター実用化の前に立ちはだかる大きな壁とは?の続きを読む

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1: 2018/01/24(水) 17:06:18.08 ID:CAP_USER
盗聴やハッキングが不可能とされる「量子暗号通信」を、人工衛星を使って中国とオーストリアの間で実施することに成功したと、両国の研究チームが発表した。

 アジアと欧州をつなぐ長距離の量子暗号通信は初めてという。
論文が米物理学会誌「フィジカル・レビュー・レターズ」に掲載された。

 衛星を使った量子暗号研究は、日本政府も2018年度から本格化させる方針で、技術開発が各国で激しくなりそうだ。

 研究チームは、中国が16年に打ち上げた衛星「墨子号」を使って実験。
約7600キロ・メートル離れた中国とオーストリアの地上局で、暗号の作成や解読に必要な情報(暗号鍵)を衛星を通じてやりとりし、共有することに成功した。

続きはソースで

関連ソース画像
http://www.yomiuri.co.jp/photo/20180119/20180119-OYT1I50049-L.jpg

読売新聞
http://www.yomiuri.co.jp/science/20180119-OYT1T50161.html
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引用元: 【テクノロジー】盗聴不可能な暗号通信、中国―欧州間で初成功[18/1/20]

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1: 2018/01/11(木) 19:06:13.33 ID:CAP_USER
 国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT)は、格子理論に基づく新暗号方式「LOTUS」を開発したと発表した。

 NICTサイバーセキュリティ研究所セキュリティ基盤研究室が開発したもので、量子コンピュータでも解読が難しい、耐量子計算機暗号として開発された暗号化方式。

 現在広く使われているRSA暗号や楕円曲線暗号は、ある程度性能の高い量子コンピュータを使うことで、簡単に解読できることが数学的に証明されている。

 近年では、商用販売や無償クラウド利用が提供されるなど、量子コンピュータの高性能化と普及が進んでおり、現行の公開鍵暗号では安全な通信ができなくなる可能性がある。
そのため、耐量子計算機暗号の標準化が求められていた。

 そういった背景から、米国国立標準技術研究所(NIST)が耐量子計算機暗号を公募していたが、今回のLOTUSも書類選考を通過した69件の候補の1つで、今後を数年かけて、各候補の評価と選定が行なわれる。

 開発された暗号方式LOTUSは、
「Learning with errOrs based encryption with chosen ciphertexT secUrity for poSt quantum era」の略称で、格子暗号の技術を使った技術となる。

 LOTUSは、変数よりも式の数が多い連立一次方程式において、左辺と右辺の差が小さくなるような整数解を求める「LWE(Learning with Errors)問題」を用いている。
LWE問題は、パラメータ次第で格子の最短ベクトル問題と同等の難しさとなることが証明されているため、量子コンピュータでも解を求めるには非常に時間がかかると予想されている。

続きはソースで

図:公開鍵暗号の変遷
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1100/569/01_l.png

図格子暗号の概要
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1100/569/02_l.png

図:破損した暗号文の復号結果は悪用される危険性がある
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1100/569/03_l.png

図:藤崎・岡本変換によって汎用性を持たせた格子暗号
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1100/569/04_l.png

PC Watch
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1100569.html
ダウンロード


引用元: 【テクノロジー】量子コンピュータでも解読が困難な新暗号方式が国内で開発

量子コンピュータでも解読が困難な新暗号方式が国内で開発の続きを読む

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