量子コンピュータ

 

従来のコンピュータは2010年に行きづまるそうだ

代わって考えられるのは量子コンピュータである

量子はマックスプランク氏が考えたものである

ＡとＢの両方の中（原子）に電子がどちらにもある（状態とする）

観測すると電子はＡかＢのどちらかにあるが、どちらにあるかはサイコロを振った確率で起こると言う

おもしろのはこれを言った本人も信じられずアンシュタインも神はサイコロを振らないと言った

プランクも量子仮説の考えを信じられなかった

不思議な世界である

このどちらにもある並列状態を1と0（で計算する）のコンピュータに利用すると飛躍的なものができると考えられる

従来のコンピュータは1と0で（の計算の）回数を多くすることで解決してきた

しかし無限に近い回数はコンピュータでもできない

量子コンピュータではそれを多項式的時間で解く

量子並列性（どちらにもある）を利用するのだ

さらに量子干渉の利用によって高確率で正解を得る方法をとる

観測時に（正）解でないものを打ち消しあうように干渉させて（量子干渉）目的の結果を出す

そんなモノ（コンピュータ）があるのだろうか

NEC,NTT,IBMで研究されていて作動しているモノもあると言う

超低温の容器の中で動いているのは熱がノイズとなるからだ

絶対零度（その近く）を保つために大きい装置になる

量子コンピュータはRSA暗号を数秒で解きインターネットは一夜にして崩壊して経済的打撃は大きい

RSA暗号は従来のコンピュータでは無限に近い回数でも解けないので20万ドルの懸賞金がかかっている

続きは次回→アランビアナイトの千夜一夜

（量子コンピュータへの招待、辻野貴志氏）

イオントラップとNMＲ核磁気共鳴は実験で成功した量子コンピュータである

IBM社のNMRは７量子bitの計算に成功した

ショアのアルゴリズム（量子干渉）が機能することが確かめられた

しかし複雑で分子量の大きい分子を利用するのがむずかしいので実用はむつかしい

ジョセフソン接合や微小金属リングをもちいたほうが実用化が高い

NEC,NTTやアメリカ、オーストラリア、ドイツ、イギリスで研究されている

核スピンとは原子核が持つ量子的な回転運動だ

これで1と0を得る

クロロホルムは水素と炭素でラジオ波の周波が違うので炭素のラジオ波を与えれば炭素の向き（スピン）が変わる→横向く、又は上下逆転する

→制御NOTゲート（0を入力すると１を、1を入力すれば0を出力する）

核スピンを持つ原子核は原子番号＝陽子の数と質量数＝陽子の数+中性子の数が偶数であるモノに限る

これが複数あれば複数（例えば７）なら７量子bitとなる

→IBM

これで量子コンピュータ研究に火がついた

総務省はまず量子暗号システムができ2020年には量子情報通信が実現すると予想する

鍵は量子ドットの技術開発だ

現行の通信用レーザーに向けた量子ドットの開発が行われているが量子ドットレーザーはすでに実証されている

周辺の分野に2次的に利用されたスピンオフ技術である

量子コンピュータは2030年に実現するとされるが技術的なハードルが山ほどある

総務省：http://www.soumu.go.jp/s-news/2003/031120_5.html　（031120_5）

夢の世界だと思う

‘04/11/30 朝日新聞

三菱電機が量子暗号で96ｋｍで成功した

100ｋｍが限界で実用化できることを示した（吉沢氏　産業技術総合研究所）

２,３年で実用化を目指す

画像データを送信し暗号を解くための鍵を量子暗号通信でやりとりした

量子暗号は盗聴されるとデータが変質し発覚する

室内で通信できても野外では光ファイバーが気温の変化で伸び縮みしてノイズが生じる

ノイズやデータの乱れを補正すつ装置を開発した

安定したデータのやりとりが可能になった

→鉄壁誇る量子暗号

特殊な圧縮・解凍や簡単な暗号（鍵はパスワード）で送っているのがわれわれの現実の暗号であるがーー

ギャップは大きい

　量子もつれ転送に成功　東大古沢教授

量子もつれはひとつの粒子が持つ情報（状態）がわかると、その瞬間にもつれた関係にある別の粒子が持つ情報も決まるという関係にある

今は、量子もつれの状態の光子（光の粒）は２個１組ずつしか効率よくつくれない

もつれた光子を２組（４個）作った上でうち１個の状態を量子テレポテーションという転送技術で別の組の光子１個にそっくり再現することに成功した

もともと関係がなかった離れた光子同士をもつれさせることを可能にした

（‘05/6/14 朝日）

量子暗号化、２年後に可能、NTT

量子暗号はきわめて微弱な光子で暗号の解読に必要な鍵の情報を送る技術である

盗聴されたら状態が変化するために必ず分かる

暗号化された情報本体はふつうの光信号で送る

米スタンフォード大と共同開発した独自方式で鍵と情報本体を同じ光交換機を通して15キロ先に光ファイバーで送る実験に成功した

100キロ程度まで伸ばせると言う

‘05/6/22 朝日

シリコン半導体基本素子化に成功

量子コンピュウタの基本素子をシリコン半導体で作ることの成功したと日立ケンブリッジ研究所（英国）が発表した

基本素子は超伝導体で実現しているが、現代の情報技術の基幹材料であるシリコン半導体では初めてだ

将来の実用化に欠かせない集積化で有利になるという

同研究所は二重量子ドットという極微の素子１個をシリコン半導体で作製した

電気信号によって電子の重ね合わせ状態を制御でき、読み取れることを確かめた

この素子は多数を結合させやすく重ね合わせの持続時間も約500万分の１秒とほかより数十倍以上長い

所長は、これほど拡張性の高い基本素子はない、と話す（朝日、’05/8/20）

 

（05/12/14）朝日

NTTとスタンフォード大は、光子1個にこだわらず、微弱なレーザー光の特徴を積極的に利用する新方式を考案した

高感度な新型検出器を実用レベルに高めた

実験では、距離30kmでブロードバンド並みの約1メガビット/秒、さらに100キロで4.9キロビットと従来より100倍以上早くなった→メガ＝100万

数年後には、サービスを提供できると言う

金融や防衛などの特殊用途で100キロからの距離で始まるだろうとNTT物性科学基礎研究所の高柳所長は言う

新タイプも登場

松下は広田玉川大教授とレーザーの雑音を利用する新しい量子暗号Y00方式の研究をしている

ハイビジョン映像を送れる1ギガビット/秒の速度で100キロ先まで通信できた→ギガ＝10億

レーザー光には、原理的に除去できない量子ゆらぎという雑音が含まれる

鍵があれば、この雑音の中から正確な情報を読み取れるが、なければ雑音に情報が埋もれてしまうように、レーザー光の信号を工夫する

暗号解読のための鍵を盗聴不能な方法＝量子暗号で送り、暗号化した情報本体はふつうの通信で別に送る

一方、Y00では鍵はあらかじめ別の手段で共有しておき、情報本体をレーザー光で送る

これは、既存の光通信網をそのまま使えるメリットがある

通信速度や距離の制約はない

従来よりも安全性が高ければ、ビジネスとしての用途はある、と松下の布施氏は言う

会員制の動画配信サービスなどの、あらかじめ鍵を装置に埋め込める用途を想定している

量子暗号で新方式か？

根本香絵氏が、提案した→国立情報学研究所

量子暗号の担い手をされた光の粒（光子）を使わず、レーザー光で情報を送る

距離を伸ばすのに不可欠な量子中継がスムーズにできるようになり、理論上は1280キロ先まで送れる

但し、実験例がなく、うまくいくかどうかはわからない

2年後くらいに実験に成功すれば、おもしろくなる、と言う