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「悪夢」の計算は量子コンピュータでも難しすぎるかもしれない

量子コンピューターでも難しすぎる問題もありますヤロスラフ・クシュタ/ゲッティイメージズ 研究者らは、たとえ非常に効率的な量子コンピューターであっても解くことが不可能な、珍しい種類の量子物質に関連する「悪夢のようなシナリオ」計算を特定した。 物質の量子状態の複雑さがなければ、物質の相を決定することは比較的簡単です。たとえば水を考えてみます。それが固相であるか液相であるかを簡単に見分けることができます。ただし、このタスクの量子バージョンは、はるかに困難になる可能性があります。カリフォルニア工科大学のトーマス・シュスター氏とその同僚らは、物質の量子相を特定することは、量子コンピューターでも困難になり得ることを証明した。 彼らは、量子コンピューターに物体の量子状態に関する一連の測定値が与えられ、その位相を識別する必要があるというシナリオを数学的に分析しました。シュスター氏は、これは必ずしも不可能な問題ではないが、彼のチームは、物質の量子相のかなりの部分（奇妙な電流を特徴とする「トポロジカル」相など、液体の水と氷のよりエキゾチックな関係）について、量子コンピューターが信じられないほど長時間計算する必要がある可能性があることを証明した。この状況は、サンプルの特性を特定するには、何十億年、何兆年もの間、機器を稼働し続ける必要がある実験室実験の最悪のバージョンのようなものです。 だからといって、量子コンピューターがこのタスクに実質的に不要になるわけではありません。シュスター氏は、これらのフェーズが材料や量子コンピューターを使った実際の実験で現れる可能性は低いと述べ、差し迫った実用的な脅威というよりも、量子コンピューターに対する理解が現在不足している状況を診断するものであると述べています。 「それらは悪夢のシナリオのようなもので、もしそれが現れたら非常に悪いことになります。おそらくそれは現れませんが、私たちはそれをもっと理解する必要があります」と彼は言います。 イリノイ州シカゴ大学のビル・フェファーマン氏は、この学習コースはコンピューターが一般的に何ができるのかについての興味深い疑問を引き起こすと述べています。 「これは、より広範な計算の限界について何かを言っているのかもしれません。特定の特定のタスクでは劇的な高速化が達成されたにもかかわらず、効率的な量子コンピュータにとってさえ依然として難しすぎるタスクが常に存在するということです」と彼は言う。 数学的には、この新しい研究は、量子暗号で使用される量子情報科学の側面と物質物理学の基本的なアイデアを結び付けるため、両方の進歩にも役立つ可能性があると彼は言います。 研究チームは今後、より広範な計算が難しいことが知られている、よりエネルギーの高い、または励起された物質の量子相にまで分析を拡大したいと考えている。 トピック: #悪夢の計算は量子コンピュータでも難しすぎるかもしれない