【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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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。
https://cdn.technologyreview.jp/wp-content/uploads/sites/2/2019/02/18140458/062118rigetti0584finalsquare-cropped.jpg
https://www.technologyreview.jp/s/127139/explainer-what-is-a-quantum-computer/
続く） 続き）>>1
■「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。キュービットの量子状態は極めて不安定だ。量子力学の分野で「ノイズ」と呼ばれるわずかな振動や温度変化によって、量子情報処理が適切に実行される前にキュービットの重ね合わせ状態が壊れてしまう可能性がある。研究者が、超低温冷却装置や超高真空チャンバーの中にキュービットを収めて、外部環境から保護しようと懸命に取り組んでいるのはそのためだ。
だが、研究者たちの懸命な努力にもかかわらず、ノイズは依然として演算に数多くのエラーを引き起こしている。賢い量子アルゴリズムを使うことや、より多くのキュービットを追加することで、そのような欠点を補える可能性がある。だが、「ロジカル（論理的）」キュービットと呼ばれる信頼性の高いキュービットを1個を作り出すには、恐らく何千個もの標準的なキュービットが必要となるだろう。そうなると、量子コンピューターの計算能力は大幅に低下してしまう。
そこが問題となる。研究者たちはこれまで、128個より多い数の標準的なキュービットを生成できていない（MITテクノロジーレビューのキュービット・カウンターはこちら）。つまり、量子コンピューターが幅広く利用されるようになるのは、まだ何年も先のことになる。
だからといって、この分野の先駆者たちが、「量子超越性」の最初の実証者になる望みを捨てているわけではない。
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https://www.technologyreview.jp/s/127139/explainer-what-is-a-quantum-computer/
続く） 武豊のレース展望・勝敗予測するコンピュータだと聞いた 続き）>>1
■「量子超越性」とは何か？
「量子超越性」とは、量子コンピューターが、もっとも高性能なスーパーコンピューターによって到達できるレベルをはるかに超えた数値計算を遂行できることを示す指標だ。
量子超越性を達成するのに必要となるキュービットの正確な数はまだ分かっていない。研究者らが、従来のコンピューターの性能を向上するための新たなアルゴリズムを発見し続けており、スーパーコンピューティング・ハードウェアが改良され続けているためだ。だが、研究者も企業も、世界有数の性能を持つスーパーコンピューターと計算能力を対決させる試験を実施し、量子超越性を世界で最初に実証しようと躍起になっている。
量子超越性というマイルストーンを達成することの重要性については、研究者の間で盛んに議論されている。いくつかの企業は、量子超越性が達成されるのを待たずに、IBM、リゲッティ・コンピューティング、カナダのDウェーブ（D-Wave）などが開発した量子コンピューターの使用をすでに試み始めている。アリババのような中国企業も量子コンピューターを利用できるようにしている。量子コンピューターを購入している企業もあれば、クラウド・コンピューティング・サービスを通じて利用できる量子コンピューターを使用している企業もある。
■量子コンピューターがもっとも役立ちそうな最初の分野は？
量子コンピューターの特に有望な応用の1つに、分子レベルでの物質の挙動のシミュレーションがある。フォルクスワーゲンやダイムラーなどの自動車メーカーは、量子コンピューターを用いて電気自動車の電池の化学組成をシミュレーションし、電池の性能を向上する新たな方法を見つけ出そうとしている。製薬会社も、新薬につながる可能性のある化合物の分析や比較に量子コンピューターを利用している。
量子コンピューターはまた、膨大な数のあり得る解の中から最適解を極めて高速に導き出せるので、最適化問題を解く際にも有用である。たとえば、エアバスは、もっとも燃費効率の良い飛行機の離着陸の経路を算出するのに量子コンピューターを用いている。フォルクスワーゲンはすでに、混雑を最小限に抑えるために市内のバスやタクシーの最適ルートを計算するサービスを発表している。量子コンピューターを用いることで、人工知能（AI）の開発を加速できると考えている研究者もいる。
量子コンピューターが最大限の可能性を達成するには、かなりの時間がかかる可能性がある。量子コンピューターの研究に取り組む大学や企業は、この分野の熟練研究者の不足と主要な部品の供給業者の不足に直面している。だが、この一風変わった新しいコンピューターが期待通りの成果を挙げれば、産業界全体に変革をもたらし、世界のイノベーションが加速するかもしれない。
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https://www.technologyreview.jp/s/127139/explainer-what-is-a-quantum-computer/ 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 >>2
ありきたりだが警察は事前には動かない。
今じゃどこの家庭もSECOMが当たり前の時代なんだから
襲われるのが嫌なら隣にボディーガードを付けとけばいいんだよ。
http://guard-dog.crayonsite.com/
格安ボディガードのガードドッグなんか時給2500円で付いてくれるから相手が確実に来るときに付けとくだけでもかなりの抑止効果になるよ。 これをこの前俺が盗聴に用いられるテンペスト（クローン画像）
と言うたっただけや 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？ どの程度の性能でいつ実用化されるのかは知らんけどさ
最初に開発した所って市場の金総取出来るんじゃないの？ 現段階での処理能力はスパコンより低くて
今後もスパコンの能力を向上比を越えて処理能力で上回るのは当分先
製造技術も方向性が確立されておらずソフトの開発も量比で劣る
何らかのブレークスルーが無ければ、今のところそうゆう物が有るってだけ こんな記事書いたって無駄。
まともな人間はニュースに接したときに分からないところは自分でググって調べる。
こんな安っぽい記事だけじゃ慰めにしかならん。 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 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 >>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 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 >>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・・ 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 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 下手な説明で分かりにくい記事だ
書いたやつも翻訳したやつも、本当は量子力学が分かってないんじゃないのか 回路周辺の電磁波を拾うわけで
距離が離れると送電線がいるとは思うが
軍事機密やろな 超並列アナログコンピュータ
実現すれば高性能
まだまともに動いていないからオペアンプ一個よりはるかに低性能
>>15が正しい >>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。 >>13
既に売られている。
何も知らない馬鹿が評論できる代物ではない。 >>15
馬鹿は自分が語っているものが何か知らない。
そもそも演算ができない量子コンピュータをスーパーコンピュータと比較来ることに意味はない。
量子コンピュータは大昔の初代ファミコンにだって演算では勝てない。 >>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。 >>29
単なる電波漏洩と量子コンピュータを区別できない小学生以下の間抜けはそもそも書き込みをやめたら？ >>31
馬鹿？
1+1ができない量子コンピュータで、どうやって並列演算するの？ 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。 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 わかるようなわかりにくい記事
”量子もつれが起きる原因についてはわかってない”
ってさらっと意味不明な文章を挿入しているあたりかなり謎だ
わからないと思った人は、量子コンピュータについて他の文章
がネット上にたくさんあるからそちらを読んでみてください。 >>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 >>46
相対論の多宇宙と量子力学の多宇宙は別のもの >>38
でも、その他の世界の人がコンピュータ持ってないとダメじゃね 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・・・。 量子の世界は既に観測できない次元があることまで認めてるから
実現は不可能じゃないかね
少しでもそれを覗こうと観測したいがためだけにとんでもなく大掛かりな建造物まで
作らないといけない現実を見る限り
量子の持つ特性に似せただけのコンピュータっていうのなら可能性はありそうだけど
もはやそれは名前詐欺じゃないかって思う
観測不能、再現不能、正確な予測不能、これが量子の世界
やっぱ名前詐欺にしか思えないが 光子を停止させた状態で年単位保持できる技術ができるまで何年かかるだろうな･･･ >>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。 >>50
別に実際に情報のやり取りして並列演算するわけではないから。 「ショアのアルゴリズム」を見たとき、なるほどねと思った。 >>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。 >>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。 >>59
>>60
馬鹿なお前はそもそも量子コンピュータが何かわかっていないだろう。
具体的な製品でもググって、量子コンピュータ部分単体で演算可能なものが一つでもあったら、出してみろよ。
馬鹿は自分が何も知らないことを人のせいにする。
お前が量子コンピュータについて完全に無知なのは俺のせいではない。 >>61
知らねーからできない理由を教えてくれつってんじゃん。 >>62
まあ、量子力学と量子コンピュータの基礎でも勉強するんだね。
量子コンピュータで演算が不可能とする定理はない。
事実実験室レベルでは一部の演算ができたとする論文はある。
だが、今のコンピュータを実現できるような話じゃない。
今やる方法がないからできないというだけだよ。
ただ、概念が提唱されてから三十年、基礎理論の量子力学が確立されてから八十年以上経って、基本的な演算すら実現方法の目処がつかないということは、相当厳しいと思うけどね。 >>63
なんだよ、できない理由ねーんじゃねーか。
偉そうに言うからあるのかと思ったら･･･
何年経とうが実機できてないのに論理確率しただけで演算方法の検証なんてできるわけねーだろ。アホか。 >>65
できることも、できないことも証明できてないのに「ない」と言い切るのがおかしい言うとるだけやぞ。 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。 >>1
箱の中の猫が生きてるのか死んでるのか、開けてみるまで分からないという喩えがあった希ガス。 デジタル概念は人間を発展させたけど実際は近似でしかない偽りの疑念
真に厳密であるアナログ概念の発達を遅らせてるとも言える
つーか量子コンピュータはデジタル演算なんてしなくてもいいよ
（ほぼ）アナログで定義出来ればわざわざデジタル定義する必要ないもの
量子コンピュータが普及してきたらデジタル概念を廃すればいい
まぁ人間が付いていけるか知らんけど >>71
量子の持つ特性の一つだね
現在のコンピュータはどんなに複雑で高性能化しても
情報を伝達するのに電気の力をベースにして物理的に制御してるから、
最小単位は0か1かというのは変えられない
一つの倉庫にあるか、ないかという二つの情報しか持てないが
量子の特性を使うことが出来たなら0でもなく1でもない状態の情報を持つことが出来る
基礎になる部分が扱える情報を増やせるというのは夢が広がるんだけど
観測不能な領域にまで達してしまっている量子の世界を制御する
矛盾しているのは落ち着いて考えればわかる話だと思う
認めたくはないし、科学者というものはどこまでもその先を追及していく姿勢が大事だと思うけど
その先を知ることが出来る日が来るかもしれないと思うのは楽しみではあるが
まあ無理、名前詐欺もしくは名前詐欺にしたくないための人類のあがき ７７
世界教師マイトＬーヤ
世界教師マイ十レーヤ
世界教師マⅰトレーヤ >>74
アナログの演算ってどうやるの？
馬鹿はデジタルじゃないといえば何か解決できると思ってる。 >>71
違うんだな。
開けてみるまでわからないではなくて、生きてもいないし死んでもいない猫がいるという話だよ。 >>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。 ようするにデコヒーレンスってやつが起こらないように安定して量子を扱える段階にまだ達していないって事だよね
それが実現されれば数学的に証明された量子を用いて(特定用途だとしても）演算可能なアルゴリズムは既にあるはず アナログ量にもこれ以上小さく出来ない限界があるというのが量子
完全に連続ではない まず量子コンピュータに関して誤解されがちなのが
単なる四則演算が現状のコンピュータと比べて劇的に速くなるといった類のものではないと言うこと
量子コンピュータで計算したいこと（計算して意味のあること）は
バカでかい素数どうしを掛けた数の素因数分解とか
通常のコンピュータでは総当たりで計算していくしかないような用途
これに一発で答えを出せる点に意味がある
このあたりを分かってない人が多い気がする >>12
0と1が確率で重なってるから、パターンは1通りとも無限とも言える 最初に量子の概念を定理化した奴は天才だと思うわ
どういうプロセスで思い至ったのか想像も出来ない >>87
オレの拙い知識では・・、
マックス・プランクが黒体輻射の温度変化の説明に非連続的な基本量を導入して成功した。
けど、彼は量子のアイデアには至らなかった。
アルバート・アインシュタインの光量子効果。これが画期的。
ニールス・ボーアが原子模型などに量子力学を導入。思想的にはこの人が宣教者。
シュレディンガーの波動方程式、ハイゼンベルグの行列力学と不確定性原理。
ディラックの様々な業績・・。
後からも天才がキラ星のごとく続く。
プランクが見出し、アインシュタインが決定付け、ボーアが宣教し、
シュレディンガー、ハイゼンベルグ、ディラックが推進した・・・って感じ。 むかし、アナログコンピュータと云うのがあった。
現在でも使われているかもしれんが．．
人工的に作り出した量子１つを１ビットに見立てた
古典的なデジタルコンピュータのアナログコンピュータ？
その各アナログ素子が、人工的に作り出した量子という
摩訶不思議な性質を持つということだろ？
よってだなあ、それら量子ビットが量子力学的な知見から考えて
どのような操作が可能で、結果として如何なる効果なり情報なりが
引き出せるか？これをもっと深く研究することも大事だと思うわ。 >>91
まず、アナログとデジタルの違いを勉強しないといけないね。
初歩の初歩が全く分かっていない。 >>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。 >>38
解釈というか思想の話になるから、あんまり声高に主張するべきものではないかと。 量子アニーリング以外の量子コンピュータって動くのあるの？ 量子もつれって３つ以上では起きないの？
２つで一組作ったつもりで、もう一つが宇宙のどこかに存在するとかだと、
予期した動きにならないとかありそうだが。 真空管時代のアナログコンピュータは温めるところからはじめて
いろいろめんどくさかったらしいな >>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？ ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
