antimatter(反物質)創造を量子コンピュータでシミュレーション

MIT技術評によると、物理学者が高エネルギー物理学の実験で、quantum computer (量子コンピューター)を使った、単純シミュレートを行ったみたいです。実際には、simple quantum device (簡単な量子デバイス)みたいな書き方なのですが、従来型のコンピューターでも計算可能なので、簡単な量子デバイスで十分だったみたいな感じです。もちろん、現在主流のコンピューターでは計算不可能な問題を解くためには、相当複雑な量子コンピューターが必要とされるのですが、現在の技術はそこまでは至っていないようです。まぁ、当然ですね。

Physicists Have Used a Quantum Computer to Simulate the Creation of Antimatter

Researchers from the Institute for Quantum Optics and Quantum Information at the Austrian Academy of Sciences have used a quantum computer to simulate the spontaneous creation of particle-antiparticle pairs. These kinds of calculations can become too complex to be performed by normal computers.

「Institute for Quantum Optics and Quantum Information – Austrian Academy of Sciencesの研究者は、粒子-反粒子ペアの自発的発生をシミュレートするために量子コンピューターを使用しました。このような種類の計算は、普通のコンピューターではあまりにも複雑過ぎて実行不可能になります。」

10京フロップス近いスパコンでもこの手の複雑な計算をするのは不可能なようです。それが量子コンピューターなら割と簡単に解けてしまうらしいのです。今の最速のスパコンを使っても何億年もかかるような超複雑な問題を、一瞬で解く量子コンピューターが完成した暁には、常温超伝導体が簡単に発見されるかもしれません、と勝手に考えています。

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量子コンピュータでシミュレーション

The team used a system in which four calcium ions were trapped using electromagnetic fields so they could function as qubits. The qubits performed logic operations under the control of laser pulses, with the resulting quantum fluctuations in energy allowing the team to read off mathematical results that showed whether particles and antiparticles were created during a specific simulation.

「チームは、キュービットとして機能できるように、4個のカルシウムイオンを電磁場を使って閉じ込めたシステムを使用しました。キュービットは、レーザー波動による制御の下、結果として生じるエネルギーの量子変動が、特定のシミュレーションの間に粒子と反粒子が作り出されたかどうかを示す計算結果をチームに読み取らせながら、論理演算を実行しました。」

何だかよく分かりませんが、かなり原始的な方法でのデーター解読というか、一昔前のアナログコンピュータのような感じのデバイスのような気がします。

In this case, the results were relatively simple to confirm using results generated by a classical computer. But the team reckons that if the quantum device could be scaled up, they could use it to investigate problems that lie beyond the scope of current computing systems, such as modeling the strong nuclear force.

「このケースでは、結果は、旧来のコンピュータで生成された結果を使って確認できる比較的単純なものでした。しかし、チームは、もし量子デバイスがスケールアップできれば、超強核力をモデリングするような、現在のコンピュータの能力を超えた問題を探求するのに使うことが可能になると考えています。」

今のコンピュータではシミュレート不可能な謎や問題の研究に、量子コンピュータが利用可能になるのはまだまだ先の話です。人間並みの知能を持った人工知能の開発が先か、宇宙の神秘を解き明かす量子コンピュータの開発が先か、あるいは、量子コンピュータが人工知能になるのかもしれません。物凄い未来が人類を待ち受けているのは確かです。まさにシンギュラリティですね。

量子コンピュータの今

The Canadian company D-Wave claims to have built a quantum computer containing over 1,000 qubits, but there is some debate over whether its behavior is truly quantum.

「カナダの会社のD-Waveが1000個を超えるキュービットを内蔵した量子コンピュータを構築したと主張していますが、そのマシンの動作が本当に量子的かどうかを巡って、いくつかの論争が存在します。」

1000個を超えるはさすがに盛り過ぎなような気もしますが、実用性が無ければ無意味なのも事実です。そのような凄いマシンが実際に作られて、従来型のコンピュータではシミュレート不能な難問をシミュレート出来れば、世界的に大ニュースになっているでしょう。

量子コンピュータの詳細

イマイチ量子コンピュータが良く分からないので調べてみました。

量子コンピュータの仕組みをエクセルで理解してみよう ~量子アニーリングの古典版「シミュレーテッドアニーリング」の実装~

以上から、量子コンピュータは、未だすべての問題を高速に解くことができる段階にはないことが分かります。量子アニーリング方式では、イジングモデルにマッピング可能な最適化問題だけを扱うことができ、また、量子ゲート方式では、素因数分解などの一部の問題に限り、通常のコンピュータより高速に解くことができます。このように、量子コンピュータには得意な問題と苦手な問題が存在するため、苦手な問題は古典コンピュータの力を借りる必要があるでしょう。量 子コンピュータが実現しても古典コンピュータが無くなるわけではなく、2つのコンピュータは共存し、社会の問題解決をしていく未来を描くことができます。

つまり実用に耐え得る量子コンピュータが開発されたとしても、従来型のコンピュータはなくならずに、両者が共存していく形になるみたいです。量子コンピュータは前回も扱っているので、参考になるかもしれません。

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