量子コンピューティング4 years ago
新型量子コンピュータがさらなる計算能力を解放
コンピュータは、0と1の二進情報を扱うことで知られており、これが今日の世界の多くをコンピュータが支える原動力となっています。現在の量子コンピュータも、二進情報を処理するように設計されています。Martin Ringbauerは、オーストリア・インスブルック出身の実験物理学者です。「しかし、量子コンピュータの構成要素は、単なる0と1以上のものです」とRingbauerは言います。「それらを二進システムに制限することは、これらのデバイスが真の可能性を発揮するのを妨げています。」量子ディジットを用いた計算インスブルック大学実験物理学部のThomas Monzが率いる研究チームは、量子ディジット（qudit）を用いて任意の計算を実行できる新型量子コンピュータの開発に成功しました。この新しいアプローチにより、より少ない量子粒子でより多くの計算能力が得られます。この研究は、学術誌Nature Physicsに掲載されました。情報を0と1で保存する方法は非常に効率的ではありませんが、他の方法よりもはるかに単純です。また、信頼性が高くエラーに対して堅牢であるため、長い間古典コンピュータの標準となってきました。量子コンピューティングの独自性しかし、量子コンピューティングの話になると、状況は変わり始めます。インスブルックの量子コンピュータは、個別に捕捉されたカルシウム原子に情報を保存します。これらの原子はそれぞれ、自然に8つの異なる状態を持っています。情報の保存には、これらの状態のうち2つしか使用されていません。既存のほぼすべての量子コンピュータは、実際の計算に使用しているよりも多くの量子状態にアクセスできます。物理学者チームは、計算にquditを使用することで原子の全潜在能力を活用できる量子コンピュータを作り出しました。古典的な方法とは異なり、より多くの状態を利用するこの新しい方法は、コンピュータの信頼性に悪影響を及ぼしません。「量子システムは自然に2つ以上の状態を持っており、私たちはそれらすべてを同等にうまく制御できることを示しました」とThomas Monzは言います。物理学、材料科学、化学などの問題のように量子コンピュータを必要とするタスクは、自然にqudit言語で表現されます。それらをqubit用に書き直すと、今日の既存の量子コンピュータにとってはあまりにも複雑になりがちです。「0と1以上のものを扱うことは、量子コンピュータだけでなくその応用にとっても非常に自然なことであり、量子システムの真の可能性を解き放つことを可能にします」とMartin Ringbauerは述べています。
