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2026-01-08 08:47:00
インサイダーブリーフ
- ウォータールー大学の研究者らは、暗号化された量子情報を安全に複製する方法を実証し、複製不可能定理を効果的に回避し、冗長な量子データ ストレージを可能にしました。
- このアプローチでは、復号時に有効期限が切れる 1 回限りの暗号化キーを使用するため、量子力学の基本的な制限を維持しながら、量子ビットの暗号化されたコピーを複数作成できます。
- Physical Review Letters で発表されたこの調査結果は、安全なストレージ、バックアップ、分散量子コンピューティングのための将来の量子クラウド インフラストラクチャの実現可能性を裏付けています。
プレスリリース — ウォータールー大学の研究チームは、根本的な「クローン作成ができない」という問題を見事に回避する、量子コンピューティングの画期的な進歩を遂げました。
世界中の大学、産業界、政府は、これらの量子ビットを制御する技術を完成させるために数十億ドルを費やし、信頼性の高い大規模な量子コンピューターを構築できるようにしています。このテクノロジーは、サイバーセキュリティ、材料科学、医学研究、最適化などの強力な用途に使用できます。
「この画期的な進歩により、量子 Dropbox、量子 Google Drive、量子 STACKIT などの量子クラウド ストレージが可能になり、同じ量子情報を冗長暗号化されたバックアップとして複数のサーバーに安全に保存できるようになります」とウォータールー大学応用数学部のディーター シュワルツ情報物理学および AI 担当教授のアヒム ケンプ博士は述べています。 「これは量子コンピューティングインフラストラクチャの構築を可能にする重要なステップです。」
「量子コンピューティングは、特に非常に難しい問題を解決する上で、大きな可能性を秘めていますが、独特の課題も抱えています。量子コンピューティングが直面する最も困難な問題の 1 つは、複製禁止定理と呼ばれるもので、量子情報は、少なくとも直接的にはコピーできないというものです。これは、量子情報が保存される方法がデリケートであるためです。」
ウォータールーの量子コンピューティング研究所の助手であり、ペリメーター研究所の準会員でもあるケンプ氏は、量子情報はパスワードを分割するのと少し似ているとさらに説明します。あなたがパスワードの前半を持っていて、友人が後半を持っている場合、どちらも単独で使用することはできません。しかし、両方の半分を組み合わせると、貴重なパスワードを取得できます。
同様の意味で、量子ビットは、結合するにつれて増加する方法で情報を共有できるため、特別です。単一の量子ビットはそれ自体ではそれほど多くの情報を保持できませんが、量子ビットをリンクすると、接続されたときにのみ表示される膨大な量の情報を保存できます。複数の量子ビットにわたって共有情報を保持するこのユニークな機能は、量子もつれと呼ばれます。
ケンプ氏は、100 量子ビットが 2^100 の方法で同時に情報を共有できると説明しています。これにより、今日の古典的なコンピューターでは保存できないほど多くの複雑な情報を共有できるようになります。
しかし、量子コンピューティングの可能性はすべて、クローン作成禁止定理によってその適用方法が制限されます。これは、共有やバックアップのための情報のコピーが非常に一般的に使用されるツールである古典的なコンピューティングとは異なり、量子コンピューティングでは単純なコピー アンド ペーストが存在しないためです。
「私たちは、量子情報の複製不可能定理の回避策を見つけました」と、ケンプ研究室で博士研究員として働いていたときにケンプと新しい方法を共同発見し、現在は九州大学の助教を務める山口幸二博士は説明する。
「量子情報をコピーするときにその情報を暗号化すれば、好きなだけコピーを作成できることがわかりました。この方法では、クローン作成不可定理を回避できます。暗号化されたコピーの 1 つを選択して復号すると、復号キーの有効期限が自動的に切れるからです。つまり、復号キーは 1 回限りの使用キーです。しかし、1 回限りのキーでも、冗長暗号化された量子クラウド サービスなどの重要なアプリケーションが可能になります。」
この画期的な進歩により、量子科学と商業化におけるウォータールーの世界的リーダーシップが強化されます。量子コンピューティング研究所は、世界をリードする基礎研究と強力な商業化支援を組み合わせていることで国際的に認められています。このアプローチは、センシング、セキュリティ、コンピューティングを変革する量子スタートアップ 23 社以上の立ち上げにすでに貢献しています。
研究では、「暗号化された量子ビットはクローン化可能』に登場した 物理的なレビューレター。
#科学者が量子情報を安全にバックアップする最初の方法を発見