量子コンピューターでノーベル賞研究再現

ＧｏｏｇｌｅやＮＡＳＡが注目する量子コンピューター企業の「D-Wave Systems」が開発した量子コンピューターが、トポロジカル位相遷移の実証に成功したそうです。

『量子コンピューターでノーベル賞研究の再現にD-Waveが成功、理想的な材料をシミュレートできる可能性』

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GoogleやNASAが注目する量子コンピューター企業の「D-Wave Systems」が開発した量子コンピューターが、トポロジカル位相遷移の実証に成功しました。2016年にノーベル物理学賞を受賞した量子力学の現象を理論通りに実証できており、理想的な新材料を量子シミュレーションによって生み出せる可能性が出てきています。

ロッキード・マーティンの量子力学研究者のクリステン・プデンツ氏は、「ロッキード・マーティンでは、材料科学によって顧客の利便性を高めようとしています。例えば、軽いのに強い素材はより良い旅客機の製造につながり、過酷な環境にも耐える素材は宇宙船が他の惑星に到達するのに役立つでしょう」と話します。

「新しい材料を発見したり、既知の材料を分析したりする難しさは、物理特性を完璧に理解するためのシステムが過度に複雑になることにあります」

このような物質の物理特性を高度に分析しシミュレートするために、量子コンピューターが有用であるとみられてきました。

D-Waveは、2018年6月にScienceで、2018年8月にNatureで発表したそれぞれ別の研究で、量子コンピューターを使った量子材料のシミュレーションに成功しました。

【Gigazine　配信】

最近

量子コンピュータに関する報道が増えてきましたが、正直、この量子コンピュータにつきましては、私自身あまり理解できているとは言えない状況にあります。

少ない知識の上に想像を重ねてたどり着いた、量子コンピュータについての私の理解を、ここに少し書いてみたいと思います。

まず

現在のコンピュータですが、これは電子素材により、ビットという単位で0（オフ）と1（オン）という状態を維持できることを利用して、制御している機械と言えます。

半角英数字1文字は通常1バイトで表され、このバイトはビットを8個並べたものになります。

数字の0は「00000000」、1は「00000001」、2は「00000010」のように、各ビットが各々一定の値（オン、オフ）を持って並んだ状態で表現されます。

ですから

データを読み込む場合も、プログラムでデータを作り出す場合も、「00000001」などの単位で処理することになります。

これは従来のコンピュータですが、これが量子コンピュータになると量子ビットという単位が使われ、これは0（オフ）と1（オン）が同時に存在するものと言われています。

つまり

「00000001」というデータを読み込んだとき、これがもの凄いスピードで「00000000」～「00001001」～「11111111」などのように変化するものだと思ってください。

通常データは「00000001」の次には「00001001」のように複数の組み合わせで読み込まれますが、これらの複数のデータが連動して個々のデータが「00000000」～「00001001」～「11111111」などのように変化し、しかも各データ間において一定の体系が固定的に保証できるものと考えて下さい。

そして

もの凄いスピードでで変化している量子ビットの各連動状態（1ビット単位での変化が起こった時の状態）を取り出せるとすると、一つのデータ群の個々（1ビット単位の変化時）の組み合わせ状態を取り出せることになります。

これを利用してプログラミンすると、たとえばそのデータ群の最初から最後までの変化の状態が、○○○と一致するものはあったか、などの命令が可能になります。

これを

従来のコンピュータで行うと、一つのデータ群を読み込み、その後それらの各ビットを1ビット単位に変化させてデータを作り出し、さらにそれらを全て作り出した後で、今度はそれらのデータのなかから○○○と一致するものを調べることになり、もの凄い時間がかかることになります。

つまりビット単位で動的に変化させることができ、しかも一つのデータ群における一体性が維持でき、またそれらの変化時の状態を取り出せる、という特性を持ったコンピュータが量子コンピュータということになります。

まだまだ

稚拙な理解で申し訳ありませんが、何となくイメージは掴んでいただけたでしょうか。

今後、より一層理解が進みましたら、またそれについて説明させていただくつもりです。お楽しみに。