![]({"https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/51PdsFc8IdL._SY344_BO1,204,203,200_.jpg":[213,346],"https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/51PdsFc8IdL._SX304_BO1,204,203,200_.jpg":[306,499]})
著者の古澤さんは「量子テレポーテーション」実験に最初に成功したチーム（米国カルテック）の一員（第4章を参照）だった。その実験の一つのカギは、「エンタングルメント」とよばれる「もつれた量子」を利用することだった。これらの概念は本書でていねいに説明されているが、手みじかに解説すれば、次のようなこと。まず、「もつれた量子」とは？例えば、2つの光子aとbの間に相互関係（一つの波動関数で記述される）があって、aの状態が１であればbの状態は０、逆にaの状態が0であればbの状態は1になるという相関があるとせよ（話をわかりやすくするために、0と1で便宜的に2つの状態を表現したにすぎない）。ただし、測定がなされなければいずれの状態もわからない。このとき２つの光子（およびその状態）は「もつれている」ことになる。つまり、２つの状態は独立ではなく、分離できないということ。これを「重ね合わせ状態」（例えば光子aは状態０でもありうるし１でもありうるが、測定しなければ状態は確定しない）と混同してはならない。実は、量子の「もつれ」と状態の『重ね合わせ」という、量子論特有の性質をうまく使うことで量子計算が成り立つのである。もつれた量子は実験的に作り出せ、それが量子計算を可能にする。
では『量子テレポーテーション」とは？これは、量子論特有の不確定性を切り抜けて情報伝達を行うことで、それには前述の「もつれ」が不可欠となる（詳しくは第４章参照）。古典的情報であれば、元の情報を手元においたまま、コピーを相手に送れるが、量子情報（重ね合わせ状態）ではそうはいかない。その情報の送信者ができることは、自分の情報 が（一定の手続きによる送信によって）消えることを承知して、受信者のもとで同じ情報が再現されるようにすることである。したがって、手元にあったはずの情報 J が消えて、遠隔地の受信者のもとで J が再現する様子が「テレポーテーション」と呼ばれる（第３章）。
さて、本書は光を使った量子計算機、「光量子計算機」の開発に取り組む古澤さんが、その仕組と開発のこれまでの過程を一般読者向けに解説したもの。素人向けに読みやすく書かれているが、これまでの２つの段落で述べたことがきちんと理解できていないと中途半端に「わかったつもり」で終わる恐れがありそうなので、あえて最初に注意を喚起してみた次第（すでにご存知の方は無視されたし）。
では、光量子計算機のメリットはどこにあるのか。まず、（１）計算機の消費電力が格段に少なくてすむこと。それは、計算過程での機械の状態遷移が、基本的にはユニタリ変換という可換過程であって、古典計算機のような不可逆過程（エネルギーが一部熱に変換されて失われる）ではないことによる。また、光子を使う量子ビット（０と１、2つの状態の重ね合わせ）は、極低温での超電導現象を利用する方式と違って、常温で可能だから余計な電力を使う必要がない。次に、（２）光子を効率よく検出する技術がすでによく知られていること。（３）光子の状態を容易に制御できること。そして、（４）量子状態を壊さずに長距離の伝送ができること。（以上、46、67−69ページ）しかし、もちろん、このようなメリットを活かすためには数々の技術的な開発が必要であり、その解説が第3章から第6章にわたって展開される。そのハイライトだけを以下で紹介しておく。
ひとつ目は、第5章で出てくる「シュレーディンガーの猫状態」の量子テレポーテーションが実現できること。これは、普通の世界で見られるマクロな対象（例えば猫）になぞらえられるような、「マクロな光パルスの重ね合わせ状態」を量子テレポーテーションで遠隔地に伝送するという技術である。つまり、量子テレポーテーションの対象は、ミクロな量子ビットだけには限られないことが実証された。ふたつ目は、最終の第6章で出てくる「時間領域多重性」を使う計算方式である。評者がすでに書評を書いた「観測に基づく量子計算」（小柴ほか共著、コロナ社）では「測定型の量子計算」が解説されているが、古澤グループの大胆な試みは、「飛んでいる光パルス」（100万量子ビット以上）を絡み合わせて測定型の量子計算を行わせようとする。量子もつれが次々と伝播していくので、量子ビットが時間の中で次々と並んでいくという（時間領域多重）方式で、大規模な回路を、比較的小さな装置の中で実現することが可能となる（ループなども使う）。これは、目がさめるような発想の転換というほかはない！さらに、量子もつれを生成したり検出したりする装置を小型のチップ化することまで試みられている（169ページ）。以上のような解説の合間に、古澤さんの個人的なこぼれ話まで盛り込まれているので、あまりかたくならずに読み進めることができるのも長所の一つだろう。願わくば、主要な文献などのリストもつけてもらえると、もっとよかったのだが。
光の量子コンピューター (インターナショナル新書) (日本語) 新書 – 2019/2/7
Kindle 端末は必要ありません。無料 Kindle アプリのいずれかをダウンロードすると、スマートフォン、タブレットPCで Kindle 本をお読みいただけます。
-
Apple
-
Android
-
Android
無料アプリを入手するには、Eメールアドレスを入力してください。
１分以内にKindleで 光の量子コンピューター（インターナショナル新書） (集英社インターナショナル) をお読みいただけます。
Kindle をお持ちでない場合、こちらから購入いただけます。 Kindle 無料アプリのダウンロードはこちら。
Kindle をお持ちでない場合、こちらから購入いただけます。 Kindle 無料アプリのダウンロードはこちら。
アウトレット本から掘り出しものを見つけよう！
倉庫内で傷を負った本や、返品された商品のうち状態が良い本をお手頃価格で販売中！ 詳しくはこちら
商品の説明
内容紹介
日本発、世界初となる驚異の量子コンピューターの実現が、秒読み段階に入った。
光を使った独自の方式により、量子コンピューター開発のトップを走る著者が、その仕組みと理論を徹底解説。
スーパーコンピューターをはるかに凌ぐ高速計算と低消費電力を両立させる量子コンピューターの実現へ向けて、
現在、さまざまな方式が模索されている。世界中で競争が激化する中、圧倒的な勢いを見せるのが、光を使った量子コンピューターの研究だ。
革新的な光量子コンピューターが完成する日は、もう間近に迫っている。
竹内 薫氏、推薦!
「量子コンピューター開発の真打ち! その全貌がここに」
(目次より抜粋)
第1章 量子の不可思議な現象
排熱をゼロにする/「重ね合わせ」と「粒子と波動の二重性」/対立する理論/空間を超える相関
第2章 量子コンピューターは実現不可能か
研究開発が加速する/世界的企業や研究機関がしのぎを削る/ショア博士がもたらしたインパクト/困難を極める開発
第3章 光の可能性と優位性
「量子テレポーテーション」は「テレポーテーション」ではない/不確定性原理からは逃れられない/ビームスプリッターで量子もつれを生成する/物理ビットと論理ビット/量子誤り訂正の救世主
第4章 量子テレポーテーションを制する
光の粒子性を扱う限界/カルテックというターニングポイント/光で光の位相を制御する/1998年、完全な量子テレポーテーションに成功/1杯のビールを賭けた実験
第5章 難題打開への布石
日本人だからこそできる実験/2011年、シュレーディンガーの猫状態の量子テレポーテーションに成功/重力波の観測にも貢献したスクイーズド光の開発/
市販品がなければ自前で開発/「クレイジー」なベンチャー企業の社長との共同開発
第6章 実現へのカウントダウン
時間領域多重の実現に挑む/連続量処理の強み/2次元での超大規模量子もつれ/革新的発明「ループ型光量子コンピューター」/量子コンピューターがもたらす未来社会
●プロフィール
古澤 明(ふるさわ あきら)
物理学者。1961年、埼玉県生まれ。1984年、東京大学工学部物理工学科卒業。1986年、同大学大学院工学系研究科物理工学専攻修士課程修了、株式会社ニコン入社。
東京大学先端科学技術研究センター研究員、カリフォルニア工科大学客員研究員、東京大学大学院工学系研究科助教授を経て、2007年から現職。
著書に『量子テレポーテーション』『量子もつれとは何か』(共に講談社ブルーバックス)などがある。
内容（「BOOK」データベースより）
スパコンをはるかに凌ぐ低消費電力と高速計算を両立させる量子コンピューターの実現に向けて、現在、さまざまな方式が模索されている。世界中で競争が激化する中、圧倒的な勢いを見せるのが、光を使った日本発・世界初の量子コンピューターだ。革新的な光量子コンピューター実現への秒読みは始まっている。光を使った独自の方式により、量子コンピューター開発の先陣に立つ著者が、その仕組みと理論を徹底解説。
著者略歴 (「BOOK著者紹介情報」より)
古澤/明
物理学者。1961年、埼玉県生まれ。1984年、東京大学工学部物理工学科卒業。1986年、同大学大学院工学系研究科物理工学専攻修士課程修了、株式会社ニコン入社。東京大学先端科学技術研究センター研究員、カリフォルニア工科大学客員研究員、東京大学大学院工学系研究科助教授を経て、2007年から東京大学大学院工学系研究科教授(本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです)
登録情報
|
