量子コンピュータの可能性――量子テレポーテーションのパイオニア・古澤明氏に聞く：【再録】 ITmedia Virtual EXPO 2014 秋（1/5 ページ）

2014年9月30日に閉幕したITとモノづくりに関する日本最大級のバーチャル展示会「ITmedia Virtual EXPO 2014 秋」では、基調講演として、一部でノーベル賞候補として名前も挙がる量子力学の第一人者でもある東京大学の古澤明氏が登壇し、「量子コンピュータの可能性」について、最近の研究成果なども交えながら語った。この基調講演の模様を記事化した。

[EE Times Japan]

　「夢のコンピュータ」と呼ばれる量子コンピュータ。常人には理解しがたい「量子力学」を応用したコンピュータであり、これまでの常識を覆すような性能を持つコンピュータとされる。同時に、量子コンピュータの実現には、とても大きな技術課題をいくつも乗り越えなければならない。そういった意味でも、まだまだ“夢”にすぎない存在でもある。

　その中で、東京大学の古澤明氏らのグループは2013年に「超大規模量子もつれ」の生成に成功した。“夢”に大きく近づく画期的な成果として世界を驚かせた。古澤氏は、それまでも「完全な量子テレポーテーションの実証」など量子コンピュータ実現に欠かせない多くの成果を生み出してきた研究者だ。

　一部でノーベル賞候補として名前も挙がる量子力学の第一人者でもある古澤氏に、近年の開発成果について振り返ってもらうとともに、量子コンピュータの魅力、そして量子コンピュータ実現の可能性について聞いた。

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「非決定論的」

EE Times Japan（以下、EETJ）　量子力学とはどのようなものですか？

古澤明氏　古典力学と量子力学というものがあります。

　古典力学は、「決定論的」と言って、その“モノ”を観測しようが、しまいが、特に影響を受けることはありません。

　量子力学の場合は、“モノ”すなわち“量子”が測定によって状態が変わってしまうというところが、古典力学と決定的に違うところであり、「非決定論的」と呼ばれています。

実験室でインタビューに応じた古澤明氏

量子もつれ

EETJ　非決定論的な量子力学でどのようなことができるのですか。

古澤氏　量子力学を使うと、“重ね合わせの状態”を使えるということが良いところだと思います。あるいは、古典力学的には、存在し得ない“量子もつれ”というものが使えるというところが（古典力学と）大きな違いだと思います。

EETJ　「量子もつれ」とは、どのようなものですか。

古澤氏　端的に言いますと、1つの量子を複数に分けたものです。

量子もつれとは

　2つの量子がもつれているのであれば、もともとその量子は1つであって、それが何らかの方法で2つに分かれたものです。それは、もともと一体であったため、空間的に離れていても、量子力学的には一体でして、片方の測定の影響が、一体なのでもう片方にも及ぶということなのです。

　量子コンピュータの場合は、量子もつれがもっと巨大になっていて、1つの量子を非常にたくさんに分割したような「巨大量子もつれ」と呼ばれるようなものであり、“ここ”と“ここ”の影響が、“そこ”と“そこ”に影響が及ぶというようなことをやって、非常に高速な計算を行うものです。

量子を分割する

EETJ　量子もつれはどのように作るのですか。

古澤氏　1つの量子をどのように割るのかですが、電子やイオンの場合、割るということは非常に大変です。どのようにもつれさせるかというと、「相互作用」と言いますか、平たく言えば、電子やイオンをぶつけて、1個みたいな運動をするようにして分けるということを行います。

　これに対して、光、フォトンの場合は、もともと波なので、量子といっても、そこに粒子みたいなものがあるのではありません。考え方の問題ですが、波であれば、1つの量子を10個に分けるということも、そんなに簡単ではないですが、可能なのです。