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量子コンピューターは驚くほどランダムですが、それは良いことです

シャッフル量子オブジェクトは古典的なものをシャッフルするよりもはるかに奇妙ですAndriy Onufriyenko/Getty Images 量子コンピューターは、以前に考えられていたよりもはるかに簡単にランダムさを生成することができます。これは、量子物理学の奇妙な領域が計算とどのように交差するかについてまだ多くのことを学ぶことを示している驚くべき発見です。 たとえば、ランダム性は多くの計算タスクの重要なコンポーネントです。たとえば、気象予測には、ランダムに選択されたわずかに異なる初期構成を使用するたびに、大気挙動を何度もシミュレートします。量子コンピューターの場合、結果を生成するためのランダムな構成で量子ビットまたはキュービットを配置することは、研究者がクアンタムアドバンテージを実証しようとした1つの方法であり、クォンタムコンピューターがクラシックマシンでは効果的に不可能なタスクを実行できます。 これらのランダム構成をセットアップするということは、基本的に、Qubitsをシャッフルすることと、カードのデッキをシャッフルする方法と同様に、複数回一緒にリンクする方法を意味します。しかし、より大きなカードの机が小さいものよりもシャッフルするのが扱いにくいように、このプロセスは、システムにさらに多くのキッツを追加するにつれてずっと時間がかかると考えられていました。より多くのシャッフルは、Qubitsの繊細な量子状態を台無しにする可能性を高めるため、これはランダム性に依存している多くの有用なアプリケーションが小さな量子コンピューターに限定されていると考えられていたことを意味しました。 現在、カリフォルニア工科大学と彼の同僚のトーマス・シュースターは、これらのランダムシーケンスが私たちが思っていたよりも少ないシャッフルで生成できることを発見しました。 これを示すために、Schusterと彼のチームは、Qubitsのコレクションをより小さなブロックに分割することを想像し、その後、これらのブロックがそれぞれそれぞれランダムシーケンスを生成できることを数学的に証明しました。それから、彼らはこれらの小さなキュービットブロックが一緒に「接着」され、必ずしも期待していない方法で元のキュービットのセットのよくシャッフルバージョンを作成できることを証明しました。 「古典システムの乱数ジェネレーターに同様のものが保持されないことを示すことができるので、それは非常に驚くべきことです」とSchuster氏は言います。たとえば、ブロック内のカードのデッキをシャッフルすることは非常に顕著です。これは、トップブロックのカードが常に上部近くにとどまるためです。量子シャッフルはすべての可能な再シャッフルのランダムな重ね合わせを作成するため、これは量子の場合では真実ではありません。 「これは古典的なシャッフラーよりもはるかに複雑なオブジェクトです。たとえば、トップカードの順序付けはもはや修正されていません。なぜなら、私たちは多くの可能性のある再注文の重ね合わせであるため、上記の古典的なアプローチを試して、シャッフル後にトップカードの位置を測定すると、毎回ランダムな結果を受け取るだけで、シャッフルについての情報は含まれません。 「それは本当に一種の新しい、本質的に量子現象です。」 「この種のランダムな量子行動は、私たち全員が生成するのが非常に難しいと予想していました。ここでは、著者は、これを想像できる限り効率的に行うことができることを示しました」と、ドイツの複雑なシステム物理学のためのマックスプランク研究所のピータークレイズは言います。 「それは非常に驚くべき発見でした。」 「ランダムな量子回路には、量子アルゴリズムの成分として、そしていわゆる量子優位性を実証するためにも、多くの用途があります」と、英国ブリストル大学のアシュリー・モンタナロは言います。 「著者はすでに量子情報の多数のアプリケーションを特定しており、他のアプリケーションが従うことを期待しています。」たとえば、研究者が以前に行った一種の量子アドバンテージの実験を容易にすることができますが、モンタナロは、これがそのような利点の実際的な利益を享受することがより近いことを意味しないことを警告しています。 トピック： #量子コンピューターは驚くほどランダムですがそれは良いことです