単一原子が「量子的な波」に変化する様子を視覚的に捉えることに成功！ - ナゾロジー
単一原子が量子的な波として広がっていく1920 年代、猫のパラドックスで知られるシュレディンガーは、波動方程式によって粒子が持つ波と粒子の二重性を表現することに成功しました。 新たな研究では単一の原子が波のように振る舞う様子を鮮明な画像として記録することに成功しています。 量子の奇妙な世界では、粒子は特定の場所に固まって「存在する」のではなく、空間のなかで「存在確率が分布する」というあやふやな状態にあることが知られています。 ですがシュレーディンガーの波動方程式を使うと、ある粒子が特定の場所に存在する確率密度を導き出すことが可能になります。 単一原子が量子的な波として広がっていく / Credit:Joris Verstraten et al . In-situ Imaging of a Single-Atom Wave Packet in Continuous Space . arXiv
24年4月の量子コンピュータ業界の動向がよくわからんというので書いてみました。 by Yuichiro Minato | blueqat
昨年から量子コンピュータ業界は大きな転換期に入りました。これまで人類には難しすぎるという量子コンピュータはみんなで四苦八苦しながら開発をしてきたと思います。具体的な沿革としては、 １、2012年に簡易型量子コンピュータみたいな量子アニーリングマシンが出る。 ２、量子アニーリングマシンは2016年をピークに2018年ごろに廃れる。（デスクトップパソコンと大差ないことがわかる） ３...
量子力学に「観測問題」は存在しない｜Masahiro Hotta
前世紀には観測問題を論じる人が多かったのですが、標準的な量子力学にはそのような観測問題はなかったことが現在では分かっております。例えば以下のように理解されています。 （１）波動関数の収縮について: 量子力学は情報理論の一種であり、波動関数は古典力学の粒子のような実在ではなく、情報の集まりに過ぎません。測定によって対象系の知識が増えることで、対象系の物理量の確率分布の集まりである波動関数も更新されるのが波動関数の収縮です。 「系を観測をすると、その波動関数（または状態ベクトル）は収縮し、その変化はシュレディンガー方程式に従わない」と聞いて、前世紀の「観測問題」に目覚めてしまって、「波動関数とは？収縮とは？」と懊悩してしまっている物理学徒は、まず箱の中の古典的なサイコロの目の確率を考察してみて下さい。 各目の出る確率は1/6で、一様分布でしたが、箱をとってサイコロを観測して3の目が出ていれば、
Microsoftがバッテリー内のリチウムの約70％を置き換えられる材料をわずか数日で発見、Azure Quantum Elementsを使ったシミュレーションとAIモデルで実行
リチウムイオン電池は、現代社会でスマートフォンや電気自動車などに広く使用される一方で、破裂や火災につながる危険性が指摘されています。2024年1月9日にMicrosoftとパシフィック・ノースウエスト国立研究所(PNNL)は共同で、既存のリチウムイオン電池よりも破裂しにくい可能性のある新たな固体電解質を用いたバッテリー材料を発見したことを発表しました。今回の発見には、Microsoftの量子コンピューティングサービス「Azure Quantum Elements」が用いられました。 Discoveries in weeks, not years: How AI and high-performance computing are speeding up scientific discovery - Source https://news.microsoft.com/source/featu
東京大学が「因果を打ち破って充電」する量子電池を発表 - ナゾロジー
因果を破って充電します。 東京大学で行われた研究により、因果律の壁を打ち破る新たな手法によって、従来の量子電池の性能限界を超えることに成功しました。 これまで私たちは古典的な物理学も量子力学でも「AがBを起こす」と「BがAを起こす」いう因果律が存在する場合、一度に実行できるのは片方だけであると考えていました。 しかし新たな充電法では、2つの因果関係を量子的に重ね合わせる方法が用いられており、「AがBを起こす」と「BがAを起こす」という2つの因果の経路から同時に充電することに成功しました。 研究者たちはこの方法を使えば、既存の量子電池の充電能力を高めることができると述べています。 しかし因果律を破るとは、具体的にどんな方法なのでしょうか？ 今回はまず因果律を打ち破る不確定因果順序（ICO）と量子電池の基本的な仕組みを解説し、その後、2つの量子世界の現象を組み合わせた今回の研究結果について紹介
量子コンピューター超えの計算能力…東京理科大が開発した「LSIシステム」がスゴイ ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
東京理科大学の河原尊之教授らの研究チームは、回路線幅２２ナノメートル（ナノは１０億分の１）の相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）を使い、現在の量子コンピューターを超える計算能力を持つ大規模集積回路（ＬＳＩ）システムを開発した。創薬や材料開発などに生かせる「組み合わせ最適化問題」を低消費電力かつ高速に解く。複数のチップを並列動作させることで機能を拡張し、大型の設備が必要なクラウドサービスを使わずに大規模な計算を可能にする。 河原教授らが開発したのは、複数のＬＳＩチップをつないで機能を拡張できるスケーラブルな全結合型の「イジングＬＳＩシステム」。これまで１チップ内に収まっていた演算機能を、複数の汎用ＣＭＯＳに分けて接続することで拡張可能なことを実機で実証した。 ２２ナノＣＭＯＳで作製した演算ＬＳＩチップ３６個と制御用ＦＰＧＡ（演算回路が自由に書き換えられる半導体）１個を搭載。現状のゲート方式の量
燃料がいらない!?日本を含む研究チームが史上初の「量子エンジン」試運転に成功！ - ナゾロジー
EMドライブと違って、こっちは本物です。 沖縄科学技術大学院大学（OIST）などで行われた研究により、量子状態の変化によって仕事量をうみだす量子エンジンの史上初の実証が行われました。 量子エンジンは通常のエンジンとは異なり、燃料や酸素といった外部の供給を必要とせず、密閉されたピストン内部の量子状態の変化だけで仕事量を持続的に出力することが可能です。 通常のエンジンがガソリンの爆発という古典的な物理現象に依存するならば、量子エンジンは量子状態の変化という量子力学的な物理現象からエネルギーを抽出していると言えるでしょう。 量子コンピューターは演算能力において魔法のような能力を発揮しましたが、量子エンジンではいったいどんな仕組みでエネルギーを出力しているのでしょうか？ 研究内容の詳細は2023年9月27日に『Nature』にて「BEC-BCSクロスオーバーによる量子エンジン（A quantum
「反重力は存在せず」実験で結論 国際研究チーム - 日本経済新聞
通常の物質と電気的に反対の性質を持つ「反物質」が、地球の重力によって落下することを欧米・カナダなどの国際研究チームが実験で確かめた。反物質には重力が引力ではなく反発力として働くとの説もあったが、今回の研究でそうした「反重力」が存在しないことが確定したとしている。成果は28日付で英科学誌ネイチャーに掲載された。スイス・ジュネーブにある欧州合同原子核研究機関（CERN）を拠点に反物質の研究を進める
量子世界の謎「シュレーディンガーの猫」現象を〝肉眼で見えるサイズ〟で再現する装置が開発される | AppBank
粒子が「重なりあった状態」を再現 スイス連邦工科大学チューリッヒ校の物理学者は、量子コンピュータでよく使われる超伝導回路に共振器を結合し、エルヴィン・シュレーディンガーの有名な思考実験「シュレーディンガーの猫」を前例のないスケールで再現しました。重ね合わせの状態は、私たちの日常的な経験にはないものです。サッカーボールが落ちるのを見れば、ストップウォッチでその落下速度を追跡することができます。最終的な落下位置も明確で、飛行中の回転も一目瞭然です。サッカーボールが落下するときに目をつぶっても、これらの位置や挙動が異なるとは考えられません。しかし、量子物理学では、ボールが地面に落ちているのを見るまでは、位置、スピン、運動量などの特徴は確定しないのです。 これは量子物理学のコペンハーゲン解釈と呼ばれるもので、目に見えないシステムは、最終的な状態が観測されるまで、あらゆる可能性を秘めた状態で存在する
100GHz100コアの「スーパー量子コンピュータ」実現へ、光通信技術が道を開く
100GHz100コアの「スーパー量子コンピュータ」実現へ、光通信技術が道を開く：量子コンピュータ NTTと東京大学、理化学研究所、JSTは、最先端の商用光通信技術を光量子コンピュータに応用することで、世界最速となる43GHzのリアルタイム量子信号の測定に成功したと発表した。 日本電信電話（NTT）と東京大学、理化学研究所、JST（科学技術振興機構）は2023年3月6日、最先端の商用光通信技術を光量子コンピュータに応用することで、世界最速となる43GHzのリアルタイム量子信号の測定に成功したと発表した。この成果は、超伝導量子ビットを用いる現行の量子コンピュータの性能を大幅に上回るだけでなく、シリコン半導体で構成される古典コンピュータの性能も超える「スーパー量子コンピュータ」の実現につながるものだ。2024年中ごろまでに、今回の技術を適用した光量子コンピュータをクラウドベースで利用できるよう
量子コンピューターは既にRSA暗号を解読できると中国人研究者が主張も専門家からは「誤解を招く論文」「そんなに楽じゃない」との指摘も
中国の7つの異なる研究機関に所属する20人以上の研究者らが共同でひとつの学術論文を発表しました。この論文は、2021年に発表された最新の因数分解アルゴリズムを量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)と組み合わせることで、量子コンピューターを用いてRSA暗号を解読することができると主張するものでした。しかし、この論文に対して研究者からは懐疑的な声が挙がっています。 Chinese researchers' claimed quantum encryption crack looks unlikely • The Register https://www.theregister.com/2023/01/07/chinese_researchers_claimed_quantum_encryption/ Chinese scientists’ claims for new quantum code
日本勢の新手法、量子コンピューターの「キラーアプリ」量子化学計算の実現に光明
テラスカイの子会社であるQuemixが、量子コンピューター用のアルゴリズム「確率的虚時間発展法（PITE）」を使えば、現行方式のコンピューターに比べて量子化学計算を高速化できるとの研究結果を発表した。 量子化学計算は、量子状態にある分子や原子の振る舞いをシミュレーションする技術である。シミュレーションする分子のサイズが大きくなると、計算量が指数関数的に増大するため、現行方式のコンピューターにとって非常に難しい。そのため量子化学計算の高速化は、量子コンピューターにとっての「キラーアプリケーション」になり得ると期待されている。 現行方式のコンピューターで量子化学計算を行う場合、よく用いられるのがDFT（密度汎関数法）だ。ある原子核配置をとる分子のエネルギーの近似値をDFTで計算する場合、分子や原子の数が「N」とすると、その計算量は「Nの3乗」に比例して増加する。 さらにDFTを使って分子や原子
スイッチサイエンス、量子コンピュータ始めるってよ
2022年12月、販売開始しました！ 深センSpinQ社の卓上量子コンピュータ。１テスラぐらいの磁力で２つの量子を閉じ込め、計算している @tks です。深圳の量子コンピュータ企業SpinQに行ってきました。 秋田先生のレポート量子コンピュータとのファーストコンタクトをしてきたをぜひ読みましょう デスクトップで量子コンピュータが動く！ 深圳のSpinQ社は、世界で最初のデスクトップ量子コンピュータを商品化し、販売しています。NMRという、磁場と電磁波を加えて原子核の「スピン」の量子状態を操作・計測する方式を用いて量子計算を行う方式で、2020年に販売開始したGeminiと2021年末に販売を始めたGemini-Miniでは2つの量子ビット（Qubit)を操作します。 Gemini-miniの内部 かなり強い永久磁石２つの間に、液体の入ったチェンバーがあり、その液体に電磁波を当て、量子状態を
量子コンピューター開発に新手法、半導体製造技術で巻き返す日本
新材料開発や創薬研究などへの応用が期待される量子コンピューターで、新方式の開発が加速している。量子計算に使う基本素子を半導体技術で作製する研究で、日本は世界でもトップクラスの実力を持つ。超電導やイオン（電荷を帯びた原子）を使う他方式と比べて小型化・集積化しやすく、複雑で難しい演算にも応用できると期待する。量子技術で欧米勢に後れを取る日本だが、強みの半導体製造技術を生かして巻き返しを図る。 量子コンピューターに半導体の集積化技術を応用する「シリコン方式」は、将来の有望技術として期待されている。複雑な演算に使えるゲート型の量子コンピューターには、現在主流の「超電導方式」や「イオントラップ方式」などさまざまな方式があり、それぞれ実用化に向けた開発が進んでいる（表1）。シリコン方式は量子計算を担う「量子ビット」の制御が難しい半面、一度技術が確立すれば半導体のように多数の素子をチップに集積化でき、大
物理学の法則を破る「時間結晶」を15分以上も観察し続けることに成功、量子コンピューターの研究にも弾み
「時間結晶」とは、安定した物体が時間を通して変化しないという物理学の規則を破り、エネルギーの出入りがない基底状態でも運動を繰り返す物質の状態のことです。かつては「時間結晶は実現不可能」とも考えられてきましたが、近年では時間結晶の作成や時間結晶が振動する様子の撮影などが成功しています。新たにイギリスやフィンランドなどの研究チームが、「時間結晶を15分以上も観察し続ける」という実験に成功したと報告しました。 Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals | Nature Communications https://doi.org/10.1038/s41467-022-30783-w Time crystals “impossible” but obey quantum p | EurekAlert! https://www.eur
「量子」という魔法の言葉への違和感
「量子コンピューティングのマシンを新開発したので取材に来てほしい」 記者に、ある電子機器メーカーからこんな声がかかった。よく聞けば、本物の量子コンピューターを開発したのではなく、デジタル回路で構成された「イジングマシン†」をつくったとのことである。 †イジングマシン＝イジングモデルという、磁性体中の電子スピンのふるまいを表現するモデルを活用し、主に組合せ最適化問題の求解などに使うマシンのこと。基本素子に量子ビットを用いる「量子アニーリングマシン」の他、デジタル回路を使うものもある。 正直、製品の仕様や性能は、同様の手法で作られた既存のイジングマシンに遠く及ばなかった。そんな中、記者の関心を一番引いたのが、開発のきっかけである。「用途を考える前に、まずハードウエアをつくってみた」（同社）というのだ。2022年3月にハードが完成し、そこからようやく用途について具体的な検討を開始したという。 な
量子コンピューターで何ができるのか、自ら検証すべき理由
量子コンピューターへの期待は高まる一方で、新聞や雑誌で記事を見かける機会が増えてきた。しかし量子コンピューターの活用事例や導入効果などの情報を目にすることはまだないだろう。なぜなら量子コンピューターは、今すぐ現場で使えるような状態ではないからだ。 量子コンピューターは将来的に非常に大きなビジネス上のインパクトをもたらすと考えられている。しかし日常的に利用するにはまだいくつもの技術課題を解決する必要がある。 だからこそ企業にとって、量子コンピューターのPoC（概念検証）に自ら挑戦し、その特性を見極め、どのような業務に適用可能か把握することが重要なのだ。まだ誰も量子コンピューターを活用できていない今だからこそ、PoCを始める意義がある。 本連載では、量子コンピューターのPoCをこれから検討するユーザー企業があらかじめ理解すべきポイントを解説する。量子コンピューターの現在の技術レベルや将来活用が
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【森山和道の「ヒトと機械の境界面」】 量子コンピュータって何？今はどこまで開発が進んでいる？話題を総まとめ
まるでSF。量子系システムで、時間を巻き戻したり早送りすることができると科学者 : カラパイア
世界初「ポータブル量子コンピュータ」が発売。2量子ビットで118万8,000円より
