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2025-02-11 17:31:00
オックスフォード大学の研究者は、量子コンピューターサイエンスを新しい次元で合格する可能性のある真の科学的ブレークスルーを主張しています。この作品の中心にある：「量子テレポーテーション」の最初の具体的な使用。
この作業を理解するには、量子コンピューターサイエンスのいくつかのベースが基づいている必要があります。より具体的には、従来のコンピューターにあるBITの量子的ないとこであるQBITSに基づいています。
従来のPCでは、これらの基本的な論理サブユニットが明確に定義された状態に存在します。彼らは、異なる情報を表すために、ある状態から別の状態（0または1）に移動できるトランジスタのおかげで、保管された電気荷重の形をとるだけです。量子コンピューターでは、状況はより曖昧です。情報を保存するには、QBITは物質の量子特性を使用します。それらの操作はの概念に基づいています 重ね合わせ とのエンタングルメント。
最初の用語は、異なる状態の重ね合わせにシステムが同時に存在することを可能にする現象を指定します。エンタングルメントは、その部分では、それらの量子状態が相互依存するように、それらを分離する距離が何であれ、いくつかの粒子が相互依存するように相関する現象です。言い換えれば、それらは目に見えないリンクによって統合されています。たとえば、カップルの2人のメンバーの1人のスピンなどの量子プロパティを測定すると、宇宙の反対側にある場合でも、もう1つの端にある場合でも、他方のスピンを測定します。
フィクションから現実まで、量子テレポーテーション
物理学者は、粒子の量子状態でエンコードされた情報をある場所から別の場所にエンコードするために、この絡み合いを活用するという考えを持っていました。 量子テレポーテーション。しかし、この用語は混乱を招く可能性があります。実際、この現象は物質やエネルギーの物理的な伝達を意味するものではありません。送信される唯一のものは、2つの粒子の1つの状態です。したがって、まるで魔法のように、ある場所から別の場所に物体を即座に輸送するのは、シュールな現象ではありません。
実際には、量子のテレポーテーションは、サイエンスフィクションが私たちに慣れてきたほど壮観ではありません。一方、それはすでに実際に実証されている非常に現実的な現象です。 2020年、ロチェスター大学AのチームA QBitの量子状態をテレポートするために初めて成功しました （この場合、電子）目的地の2番目の粒子へ。
それ以来、この経験は数回再現されており、それが異常ではないことを証明しています。そこから、研究者は具体的で有用な用途で量子テレポーテーションを活用するさまざまな方法を探求し始めることができたため、非常にエキサイティングな結果です。
量子プロセッサはリモートで接続されています
これは、オックスフォードの物理学者の最後の経験が登場する場所です。彼らは、量子テレポーテーションを使用して孤立した情報ではなく、論理的なドアを送信することができました。
実際には、これは彼らが単純な概念の証明をはるかに超えたことを意味します。初めて、彼らはfを持っています単一の量子コンピューターを作成するために、物理的に独立した2つの量子プロセッサ」を作用して接続します」 分散 »。
©Main et al。、 自然2025
« 量子テレポーテーションの以前のデモンストレーションは、物理的に個別のシステム間の量子状態の移動に焦点を当てていました。私たちの研究では、量子テレポーテーションを使用して、これらの遠方のシステム間の相互作用を作成します オックスフォードの物理学者であり、研究の主な著者であるDougal Mainをまとめます。
« これらの相互作用を慎重に適応させることにより、異なる量子コンピューターでホストされているキュービット間で、論理ドア（基本的なIT操作）を実行できます。この進歩により、完全に接続された単一の量子コンピューターで個別の量子プロセッサを効果的に「接続」することができます 「彼は言った。
最初の量子スーパーコンポジットへの一歩
このデモンストレーションにより、量子コンピューターサイエンスは従来のスーパーコンピューターにかなり近いため、それは実質的な進歩以上のものです。 フロンティア。伝統的に、後者は多数のサブユニット（「クラスター」）で構成されており、非常に重要なコンピューティング能力を得るために互いにリンクしています。
フロンティアなどのスーパーカルクレーターは、多数の計算サブユニットで構成されています。量子コンピューターで同じことをすることで、QBITの一貫性の障害を克服することができます。 ©Oak Ridge National Laboratory
従来のITでは、このアプローチには、特にスケーラビリティの点で多くの実際的な利点があります。しかし、このアプローチは理論的には、この高度な規律の進化を依然として遅くしている主な障害をバイパスできるようになるため、量子コンピューターサイエンスのコンテキストではさらに有用です。 QBITの一貫性。
量子コンピューターが機能するためには、これらの有名なQBITは、重ね合わせと量子エンタングルメントの状態で維持されなければなりません。彼らは互いに一致していると言います。残念ながら、これらの重ね合わせと絡み合ったQBITのセットは非常に繊細なエンティティだからです。わずかな乱れは、この壊れやすい調和を崩壊させ、システムを使用できなくなる可能性があります。したがって、課題は、非常に安定した環境を作成することです。この環境では、QBITが長い間一貫性を保ち、さまざまな操作を非常に正確に実行することができます。
残念ながら、現時点では 私たちはかなり限られた数のQBITでのみそうすることができます。そして、これは量子のテレポーテーションが非常に興味深いものになる場所です。理論的には、比較的少ないQBITを含むいくつかのクラスターを接続して、はるかに強力な量子コンピューターを構成し、数時間で従来のスーパーコンピューターからの長年の作業を必要とする問題を解決できるものです。
オックスフォードの研究者は走ることさえできました グローバーアルゴリズム 分散型量子コンピューターで。これは、スーパーポジションとエンタングルメントを使用して多くの可能性を並行して探求するために、従来のコンピューターよりもはるかに高速で構成されていないデータの大規模なセットに特定の要素を見つけることができる量子コンピュータープログラムです。言い換えれば、彼らはこの非常に有望なアプローチの実行可能性を証明することができました。
道は長いままです
« 私たちの経験は、ネットワークに分散された量子情報の処理が現在のテクノロジーで達成可能であることを示しています 「研究の共著者であるデイビッド・ルーカスは説明します。
これは、これらの革新的な機械が壮大な台頭を経験しようとしていることを意味しますか？それほど速くはありません。著者は、実際の量子スーパーカルラーを構築することを望む前に、克服すべき多くの技術的および理論的障害があるという事実を主張しています。
« 量子コンピューターの規模は、おそらく物理学の新しい知識と今後数年間の集中的なエンジニアリングの取り組みを必要とする恐ろしい技術的課題のままです。 「ルーカスにアクセス。
とにかく、それはまだ素晴らしい進歩であり、この方向への大きな一歩です。したがって、この概念を呼び出す次の経験を監視する必要があります。なぜなら、彼らは間違いなく、量子コンピューターによって約束された技術革命にかなり近づいてくるからです。
調査テキストが利用可能です ICI。
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#ブレークスルーは量子スーパーコンピューターへの道を開きます