宇宙&物理2chまとめ【物理】量子コンピュータの実現に向け量子ビットの読出精度90%を達成 /理研・NEC

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【物理】量子コンピュータの実現に向け量子ビットの読出精度90%を達成 /理研・NEC

[ 2012/11/12 21:02 ] [ 物理 ] [ コメント(9) ]
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1: 一般人φ ★ 2012/11/11(日) 23:24:56.55 ID:???

理化学研究所(理研)とNECは11月6日、量子ビットのエネルギー緩和率を増大することなく量子ビットの読出し
信号を増大させる手法を実証し、量子ビットの読出し精度90%を達成したことを発表した。


同成果は理研基幹研究所 物質機能創成研究領域 単量子操作研究グループ 巨視的量子コヒーレンス研究チームの
蔡兆申 チームリーダー(兼 NEC中央研究所 スマートエネルギー研究所主席研究員)らの研究チームによるもので、
米国の科学雑誌「Physical Review B Rapid Communications」オンライン版に掲載された。

量子コンピュータの実現には、量子ビットの状態を正確に読み出す技術が不可欠で、超伝導体を用いた
量子コンピュータ研究では、その有力候補に「分散読出し」がある。
分散読出しは、量子ビットとLC共振器が
結合した回路において、量子ビットの状態に応じて共振器の共振周波数が変化することを利用するもの。

図1 量子ビットとLC共振器を利用した分散読み出しのための回路の概念図。ωqubitとωresonatorはそれぞれ
量子ビットとLC共振器の共振周波数を表している
http://news.mynavi.jp/photo/news/2012/11/07/035/images/011l.jpg

量子ビットが0状態のときと1状態のときの共振周波数の差(f0とf1の差)が読出し信号に相当するため、その差

大きいほど量子ビットの区別は容易になり、読出し精度が向上するという特長がある。読出し信号の強度は、
(1)量子ビットと共振器の結合を強くする、(2)量子ビットと共振器の共振周波数(図1のωqubitとωresonator)の
差を小さくすることで大きくなる。


図2 分散読出しの原理。共振器に照射したマイクロ波と振幅の周波数応答の関係。共振器の共振周波数では、
振幅が最少となる(f0、f1)。量子ビットの状態によって共振器の共振周波数が変化することを利用して、
量子ビットの状態を判別する
http://news.mynavi.jp/photo/news/2012/11/07/035/images/012l.jpg

(本文>>2以降に続く)

▽記事引用元 マイナビニュース(2012/11/07)
http://news.mynavi.jp/news/2012/11/07/035/index.html

▽理化学研究所プレスリリース
http://www.riken.go.jp/r-world/research/results/2012/121106/index.html#03

▽Physical Review B Rapid Communications
「Large dispersive shift of cavity resonance induced by a superconducting flux qubit in the straddling regime」
http://prb.aps.org/abstract/PRB/v86/i14/e140508
元スレ:http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1352643896/







2: 一般人φ ★ 2012/11/11(日) 23:26:03.89 ID:???

(>>1続き)

しかし、どちらの方法も量子ビットのエネルギー緩和率が増大するという問題があった。こうした中、
第3の方法として、2007年に米国のイェ―ル大学の研究グループが「量子ビットの0状態と1状態よりもさらに
高いエネルギーを持つ状態からの効果」を用いる方法を理論的に提案していた。これは前述の2つの方法と異なり、
量子ビットのエネルギー緩和率を増加させることなく、読出し信号を増大できるというものであるが、理論的に
提案されただけで実証されてはいなかった。これは同方法で読出し信号の強度増大を実現するために必要となる
回路のパラメータが、量子ビットの種類によっては実現困難なこと、また仮にその条件を満足できたとしても、
量子ビットと共振器の結合方式によっては、その増大の度合いがさほど大きくならないことが原因と
考えられきており、今回研究チームは、この「量子ビットの高エネルギー準位状態を用いる手法」の実証に挑んだ。

詳細な理論解析を行った結果、量子ビットとLC共振器をコンデンサで介して接続すると、量子ビットの
高エネルギー準位が読み出し信号の増幅に寄与することが判明した。このことから、研究チームでは、
超伝導体のニオブで作製したLC共振器と超伝導体のアルミニウムで作製した磁束型量子ビットを、
コンデンサを介して互いに結合する回路を作製した。


図3 今回の研究で作製された回路。(a)はLC共振器の全体像、(b)は磁束量子ビットの部分の拡大図、
(c)は磁束量子ビットの電子顕微鏡写真。一連の流れは、室温にあるマイクロ波発生器を用いて、入力ポートから
マイクロ波を入力(照射)し、その反射波を、再び室温まで戻して計測器(図中では省略されている)で計測し、
量子ビットの状態読出し信号を得て、制御ポートからのマイクロ波の入力によって0状態や1状態を遷移させ、
それらをきちんと読み出しできるかどうか確認するというものとなっている
http://news.mynavi.jp/news/2012/11/07/035/images/013l.jpg

同回路の特長は、量子ビットとして磁束型の量子ビットを用いていること、ならびに量子ビットと共振器の結合を、
従来磁束量子ビットに対して用いられていたコイルではなく、コンデンサを用いたことにあるという。

作製された回路を用いて実験した結果、量子ビットの状態0と状態1の共振周波数の差(読出し信号)が、80MHzと
なったことが確認された。これは高エネルギー準位からの寄与がまったく無いと仮定した計算値である14MHzと
比較すると、5倍以上読出し信号が増大していることになる結果であった。

さらに、この大きな読出し信号を用いて量子ビットを実際に読出す実験を実施。量子ビットの状態を状態0と
状態1の間で遷移させるために、量子ビットにマイクロ波パルスを照射させたところ、約90%の振動振幅を
観測したという。これは読出し精度90%を実現したことを意味するという。


図4 作製された回路による分散読出しの実験結果。(a)はマイクロ波の振幅の周波数応答。量子ビットが1状態の
とき(赤線)と、量子ビットが0状態のとき(青線)の共振器の共振周波数が80MHz程度変化していることが分かる。
(b)は0状態と1状態の間を振動する様子。縦軸の値が0.0(1.0)のとき、量子ビットの状態が0(1)であることを
表しており、約90%の振動振幅を観測、つまり精度90%のビット読出しを実現したことを示している
http://news.mynavi.jp/news/2012/11/07/035/images/014l.jpg

今回の研究では、測定系のノイズの影響を除去するために多数回の平均値を用いて測定を行ったという。
しかし、実際に量子コンピュータで計算を実行する際には、1度の試行による量子ビットの状態を高精度に
決定することが要求されることから、研究チームでは今後、今回の研究で用いた回路にパラメトリック増幅器
などの低雑音増幅器を用いることで、1度の試行による高精度読出しの実現を目指すとしている。

(以上本文引用ここまで)


3: 名無しのひみつ 2012/11/11(日) 23:27:35.72 ID:FLYFMWGr

おまいは何を言ってるのだ?


4: 名無しのひみつ 2012/11/11(日) 23:29:01.81 ID:bT8NrivK

なんだかなー

実用化可能なのかね

遅い高いじゃ吉野家に勝てないよ


5: 名無しのひみつ 2012/11/11(日) 23:31:22.05 ID:P1OywPr8

すごいな。歴史が変わるのかな。


6: 名無しのひみつ 2012/11/11(日) 23:32:50.13 ID:R1OBJLgh

>>1
おいらは量子コンピューターが実現されて、
パラレルワールドの実在を証明して欲しいなww


7: 名無しのひみつ 2012/11/11(日) 23:33:41.70 ID:xFn4Hl6J

うむ、わからん


10: 名無しのひみつ 2012/11/11(日) 23:35:41.11 ID:KusAOoyx

これでNECの経営方針を計算するんだ


11: 名無しのひみつ 2012/11/11(日) 23:38:11.57 ID:E+rTaJRc

量子コンピュータ、ヨルムンガンドの漫画でみたよ。
量子コンピュータがあれば衛生や米国防省のサーバにハッキングできるんだってね。


76: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 12:44:28.04 ID:nlsdv5F3

>>11
解りやすく言うと今までのコンピューターが順々に総当り方式でパスワードなりを解析してたのを
初めから全ての総当りで答えを見つけに行くような物だと訳が解らない


13: 名無しのひみつ 2012/11/11(日) 23:43:52.61 ID:dwLk3QR6

90%なんてまだ実用率0.001%だな。
99.99999999999%の読み取り精度で
やっと実用レベル


88: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 16:55:48.14 ID:FNGWixdU

>>13
シックスナインあれば十分じゃないか? それ以上はエラー訂正技術でなんとかなるんじゃ。


14: 名刺は切らしておりまして 2012/11/11(日) 23:44:05.74 ID:aGZfWiKA

共振周波数の違いで0と1を読み分けるところまでは理解できたけど
何に使うの、CPU、メモリー、その両方?


16: 名無しのひみつ 2012/11/11(日) 23:59:17.81 ID:c7r3YBmZ

うーん、まぁそのなんだ、つまりだな、なんというか










わかんねぇっす


20: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 00:21:28.44 ID:N5ZhoqJ7

まあ完成すれば暗号解読不可能になるとか聞いたことあるから頑張ってほしい


21: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 00:22:31.13 ID:TuAKT6Pb

>>20
それは量子通信だと思う
もう出来てるよ


22: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 00:22:34.53 ID:+FNuMQ5f

なんかガチで銃夢か攻殻の世界が迫ってきてるな。
永遠の命も非現実的な話じゃなくなってきてる感じだしいつか漫画みたいな大量粛清きそうだなw
だって土人国家とかみてると人間の大半が必要だとは思えないもんなー。


23: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 01:22:34.15 ID:zQ2KQ/cN

いずれ人間が新たな宇宙を創造することができるんだな


27: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 01:50:31.22 ID:HrZ678wY

それでも量子コンピュータは来世紀まで完成しない気がするな


28: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 01:55:03.52 ID:hzr/700h

確実に100%読み出せなかったら
コンピュータ実現無理だろw


31: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 02:37:22.18 ID:hnbex/kB

まぁ期待してるから俺が生きてるうちに実用化してくれ。


45: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 06:05:36.00 ID:kYYl9oWl

>読出し精度90%

100%達成してからヨロスク、のレベル


46: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 06:11:47.53 ID:whhDHP/Z

なんでも完成するまでには常に過程が存在するもんだ


47: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 06:21:38.67 ID:2E69cqAV

独立行政法人と共同で研究するということは、企業に税金を投入していることと一緒だね。
大企業には税金を湯水の如く注ぎ込むんだね。
売っても買っても国民は奴隷に過ぎません。


78: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 13:18:01.36 ID:j0Bhw2CP

>>47
個人的には枯れた技術であるスパコン「京」に1600億円突っ込むより、こういう基礎研究段階の技術に100億円突っ込む方が有益だとは思うがな


52: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 07:49:31.37 ID:4PZszcFx

この手のスレにはいつも量子コンピュータ不可能信者湧くけど、そんなに信じてるのなら
その信仰で↓の賞金取れよ。

MIT のコンピュータ科学者スコット・アーロンソンは、量子コンピューティング理論の発展を目的として
「スケーラブルな量子コンピューティングが実世界では実現不可能だという証明を私に納得させたら 10 万ドル」
という懸賞を始めた (アーロンソン氏のブログ記事、本家 /. 記事より) 。

期限は特になく、応募方法も「科学者コミュニティの合意ができればいいんだから、メールする必要はないだろう」
というもの。また、実現可能性を大幅に減少させたなら賞金の一部だけを支払うこともありうるらしい。彼の経歴を
考えればわかるとおり、彼自身は「支払うことにはならないと予想している」が、もし証明されればノーベル賞は確実
なので、そこに「少し賞金を足すなんて、名誉なことだと思って」と、懸賞の動機を語っている。

http://science.slashdot.jp/story/12/02/06/0145211/


55: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 08:41:39.29 ID:9dYuiDQt

国が作ってたら多分極秘だろうな
量子コンピュータが実現化したら絶対軍事利用で秘匿化されるわ


58: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 09:10:17.71 ID:OVmdN33B

量子コンピュータって、できたとしても恐ろしく電力食うから
維持費が物凄い事になるって聞いたけど、どうなんだろうな


61: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 10:05:03.97 ID:fwwTMzFU

「コンピュータもサボりたいのです」の時代がやってくるのか


64: 狸の金玉 2012/11/12(月) 10:42:04.69 ID:x4W50QO/

 訳の分からん研究だな。 これを見ると量子コンピュータは実現は遥か未来だな。
量子キュービットの売りは0と1の間の無限の値だが、2進数で処理しているのは
何のことやら、これ有益な研究?


65: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 10:45:18.42 ID:CvEBZZkf

>>64
無限の重ね合わせだろ。


68: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 11:14:48.21 ID:yqNHC2rY

>>1
今の暗号が無意味になる日が近くなってきたな


70: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 11:45:20.48 ID:Wy5fgUfA

全然さっぱり意味はわからなかったが
もし読出し精度99.99%を叩きだしたとしても
100%じゃない限りコンピューターとして欠陥品なのでは?


74: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 12:32:50.23 ID:skHadggK

>>70
エラー補正が効けばいいんでね?
CDもHDDもエラービットは出るしね…
>>1を読まずに答えてみるw


71: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 12:06:09.06 ID:4cLR9U8z

100%じゃないあいまいってことは量子自身で決めてるって事だろ?
量子には意思があるってことだ
将来人間vs量子の果てしない仁義なき大戦争が始まってしまうぞ


73: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 12:26:44.76 ID:O7ZX99Jh

>>71
まぁ人間だって水素と炭素、窒素、酸素、他の原子の寄せ集めなんだから
意思なんてあるのか疑問だけどね


72: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 12:21:00.47 ID:irfZI9OX

量子コンピュータって核融合と同じ香りがするなぁ・・・
22世紀ぐらいにならないと実用化されないってことないよね


75: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 12:43:07.13 ID:vduTMKLF

高速暗号解読以外に何の役にたつんだ?
応用例がまったく分からない。


77: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 13:01:39.61 ID:Wy5fgUfA

補正さえ効くなら何回計算させようが
1+1が3になることは無いってことでいいのか?


80: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 13:50:46.08 ID:FkGjWch6

計算の種類にもよるがスパコンで数十年かかる計算が数時間でできる。
まぁ、円周率の計算などは不得意(というかできない?)


84: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 15:18:40.60 ID:4cLR9U8z

人類は量子コンピュータによって、自らの力で封じ込めたラプラス大魔王を復活させてしまい、
人類は、将来、大魔王との過酷な運命の戦いを余儀なくされるのだった。


87: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 16:49:34.61 ID:mkcBMep1

なるほど、わからん!


43: 名無しのひみつ 2012/11/12(月) 05:13:04.36 ID:whhDHP/Z

ノイマン型コンピュータで人類は飛躍的に進歩した
量子コンピュータは更に大きな革命になるだろうから期待してる

量子コンピュータ - Wikipedia
量子力学的な重ね合わせを用いて並列性を実現する次世代のコンピュータ。
従来の計算機(量子計算機に対して、古典計算機という)は1ビットにつき、0か1の何れかの値しか持ち得ないのに対して、量子計算機では量子ビット (qubit; quantum bit) により、1ビットにつき0と1の値を任意の割合で重ね合わせて保持することが可能である。
n量子ビットあれば、2nの状態を同時に計算できる。もし、数千qubitのハードウェアが実現したら、この量子ビットを複数利用して、量子計算機は古典計算機では実現し得ない超並列処理が実現する。理論上、現在の最速スーパーコンピュータ(並列度が220以下)で数千年かかっても解けないような計算でも、例えば数十秒といった短い時間でこなすことができる。
従来のノイマン型コンピュータはプログラムによってどのような計算でも実行できる汎用計算機であるのに対し、現時点での量子コンピュータは、特定のアルゴリズムを超高速に処理する専用計算機や、古典計算機を補助するコプロセッサとして考察されている



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