2013/10/16

量子コンピュータ (Quantum Computer)

@junya100

量子力学の性質を利用した コンピュータ

※現在のコンピュータは、 古典力学、相対論に基づいたコンピュータ

古典的量子コンピュータ 量子アニーリング（量子焼きなまし）を利用した量子コンピュータ

「量子コンピュータ」 には２種類ある

なぜ、量子コンピュータが 必要なのか？

ムーアの法則の限界が近い と言われている。。。

もはや、量子効果を無視できない領域に突入している。 量子コンピュータは、

この量子効果を積極的に利用するコンピュータ。

Superposition(重ね合わせ) 量子エンタングルメント（量子もつれ） 量子トンネル効果

「量子効果」とはどんなもの？

1.Superposition(重ね合わせ)実証実験：二重スリット実験

1個の光子を発射しても、干渉縞が表れる。 これは、二つのスリットを、ある確率で光子が

同時に通過していることを示している。

1.Superposition(重ね合わせ)思考実験：シュレーディンガーの猫

観測するまで、猫は「生きた状態」と 「死んだ状態」の二つの状態を同時にとる

※ラジウムがある確率でアルファ崩壊し、アルファ粒子が放出される

不確定性原理

量子の性質は、観測するまでは「確率」でしか知ることができない、

という量子力学の根幹を成す考え。 例えば、電子の「位置」と「運動量」は

同時に知ることはできない。

N個のqubit(量子ビット)で、 一度に2N乗個の計算が可能になる

1.Superposition(重ね合わせ)

2.量子エンタングルメント （量子もつれ）

一方の電子のスピン状態を観測した瞬間に もう一方の電子のスピン状態が決まる。

これは、光速を超えて瞬時に情報が伝わることを 示しており、量子テレポーテーションとも言われる。

3.量子トンネル効果

江崎玲於奈

ゲルマニウムトランジスタの不良品解析において、 固体でのトンネル効果を初めて実証。

また、トンネルダイオード（またはエサキダイオード） という新しい電子デバイスを生む。

D-Wave Systems社の登場

世界初の「商用」量子コンピュータを開発、販売。顧客には、NASA、ロッキード・マー

ティン社、Googleが名を連ねる。

量子アニーリング (量子焼きなまし)

量子アニーリング でのトンネル効果

探索空間が多数の極小値を持ち、離散的である問題 （組合せ最適化問題）に対して主に用いられる

※通常のアニーリング

多項式

多項式の最小値を求める問題に変換する ＝D-Wave 量子コンピュータのプログラミングをする

動作原理（概要）

Superposition状態にあるQubitをアニーリングすることで、最小のエネルギーをとる状態に落ち込む

D-Wave Twoのスケール

量子アニーリングの適用例

最適化問題 （タンパク質の畳み込み、

分子構造解析・・・

教師なし機械学習 （顔検出、

マルチラベリング・・・）

二分木 （車検出、

感情分析・・・）