阪大教授が解説する量子力学と量子コンピュータ（後編）

[@松井初枝-n6b]

藤井先生　今日2024 2／16 大津市民会館で　膳所高校SSHの研究発表会に参加させて頂き　日々進化して居ます量子コンピュータの講演を　聴かせて頂き　高齢者の私には　かなりハードルが高い基調講演ですが、，，ニュースで耳にしますので、､､､聴かせて欲しい‼️と　思って居ました！ので、感謝して居ます。膳所高校の生徒さん達の日々の研究発表会に触れることに嬉しく思って帰宅しました。今はKZbinで藤井先生の講義を観ながら　送信して居ます。又阪大で　量子コンピュータをライブで　観れるチャンスが有りましたら　絶対参加させてくださいね♪♪♪ありがとうございました❤❤❤

[@haru-kf9wf]

先生のことは理科大である先生から、数年前から伺っておりました。動画を出してくれて嬉しいです。

[@nemopoint1254]

IBMとかで仮想量子コンピューター環境を公開してるのは、突出した優秀な量子演算プログラマーのハンティング目的だな。

[@taketoohtani6202]

One of the best video presentations on the quantum computer and concepts. Thank you very much for the clear-cut presentation.

[@五島文典]

古典物理学と量子力学の違いやこれを応用した量子コンピュータについてわかりやすく説明して頂き、ボヤッと分かりました。　 文系人生を送ってきて今になって理系の分野の大切さが分かりました。

[@takeshi1117]

わかりやすかったです！フォローさせて頂きます。

[@打吹山]

量子コンピュータについての仕組みをわかりやすく説明いただき、ありがとうございます。 1979年に初めて電子計算機を触った、若き頃のワクワク感を思い出します。 大変勉強になりました。

[@Fuji-Kengamine]

中編での分かりやすい実験、今回の一般で公開されている量子コンピューター・ご丁寧な解説をありがとうございました。 御自身の研究のますますの御栄達と今後の量子アルゴリズムのイノベーションを楽しみにしております。

[@m.mishima9485]

やはり、既存のコンピュータの手法をどうやって移植するかが難問ですね。 暗号解読されると軍や経済が根本からひっくり返りますが、具体的な計算方法が想像だにできません。

[@Fスフィア]

生き物の神経細胞は量子的な繋がりで処理してると思うので量子コンピューターとの接点とかがAI開発に活かされてるのかとか環境とか気候とかの複雑系の研究にも、もう貢献されてるのとか気になりました。 見識が広まりました。ありがとうございます。

[@makun300zx]

凄く夢のある素晴らしい動画でした。全くの素人ですが、人工知能でなく生物の魂の様なものの実現を夢みています。現在のコンピュータは1と2の数字の間が羊羹の様に連続で繋がっていない、必ず小数点に限界がある所に、人工知能といっても生物の脳または魂の様なものに対する限界を感じます。 その辺りがこの技術で解決されれば凄い事だと期待を感じております！

[@zaimokusawano3384]

藤井先生、講義良くわかりました。最高。

[@catstreettv3988]

たいへん勉強になりました。 ありがとうございます。🙇

[@ペッパー-y8p]

確率で01を欲しい値にするのかと理解してしまってます。このため、欲しいものにするために大きなビットが必要に考えてしまい、古典よりより大変に思えてしまってます。ご紹介の書籍を眺めてみます。😢

[@drgentlewolf]

！！　スパコンより5256000000倍　速いってことだね・・・・・　もう神じゃん

[@bmcv-k6x]

面白そう。

[@naka-dq8qs]

IBMの実機にジョブを投げて実行できるなら、実際に簡単な素因数分解を解いて欲しい けど、どれだけ探してもそういう動画が無いですね

[@nhat102]

ありがとうございます。やっと量子コンピュータを理解できました。できれば、応用演算も一例でもご説明くださいませ。

[@guesswhoiwasalongtimeago9291]

昔、現物の水路で洪水の実験をした際に、前もって膨大な流体力学の計算をして実験に望んだのですが、急速な流れで発生する現象を見て「大型コンピュータを使ってもこの現象を正確に予測するのは難しいかもしれない。自然はどうやって算出しているのだろう?」と思ったものです。 感慨深いです。ぜひ核融合炉のシミュレーション等でノーベル賞を狙ってください

[@しみずハルオ]

科学雑誌 Newton 2022年7月号を読むのに参考になりました。

[@CazYokoyama]

3:02 で２つの複素数で表す、と言っておられますが、なぜ要素が複素数なのでしょうか？実数だけでは、なぜだめなのでしょうか？

[@guesswhoiwasalongtimeago9291]

ウィキペディアで「オイラーの公式」を検索してください。波の挙動の計算に複素数は欠かせません

[@guesswhoiwasalongtimeago9291]

ネットで「オイラーの公式」を検索してください。波の挙動の計算に複素数は欠かせません

[@yoda_dayo]

個々の量子ゲートについての詳説を聴きたいです。 「量子コンピュータ」という呼称そのものが不適切で、「量子コプロセッサ」と呼んだ方が正確だと考えております。 現行の古典コンピュータの機能は大きく分けて①MMI、②状態遷移、③演算、④通信、の４つですが、量子コンピュータと呼ばれるものが代替できる可能性を秘めているのは「③の中の（発見されている）特定のアルゴリズム」に過ぎません。 ②をノイマン、③をチューリング、と表現するならば、私個人は③に関する優位性しか理解できておらず、②に関する優位性というか、代替可能性が見えません。 よって「量子コンピュータ」という呼称は誤解を招くと考えております。 それを確認するためにも、量子ゲートの現状を含めた詳説を知りたいです。

[@Ashiya-Ichiro]

ジョン•フォイノンマン博士とアラン•チューリング博士で大きく分けたのですね😀 ノイマン型コンピュータを確立した天才とエニグマ暗号の解読者… ただ、量子力学自体がかなり難しいです🖌 ベルのパラドックスがkeyになるので。 スパコンレベルでも上手くいかないのが現状で、今のコンピュータに代替するのはかなり遠い話しだと思います✨

[@Ashiya-Ichiro]

kzbin.info/www/bejne/p5WQpX6oZbF9iq8

[@yoda_dayo]

@@Ashiya-Ichiro 分けるも何も、現在に至るまで全てのコンピュータはチューリング型で、これにプログラムの切替機能を実装したのがフォン・ノイマンです。機能としてはアップデートする形になるので、現行のコンピュータを「ノイマン型」と呼ぶことが多いですが、演算の本質はチューリングマシンから何も変わっていませんよ。 アラン・チューリングはエニグマ解読の大役を果たした終戦後、間もなく夭逝しましたが、彼がプログラム切替機能を実装しなかったのは、単にエニグマ解読には不要だったからだと思います。 量子力学は現象が発見されているだけで、原理は何一つ解明されていません。なぜかどの解説もこの点を説明していないので「難しい」と捉えがちです。どんな技術も最初はそんなものですし、私はそこは問題視していません。 判明している現象を利用して実装されつつある部品（＝量子ゲート）を一覧で示して欲しい、という意図で書きました。 量子コプロセッサは現行のコンピュータの代替になるとは思えません。速度における優位性も「特定の処理」に限定した話です。 そもそも単純に演算速度を求めるならば、Folding@homeというプロジェクトにおいて、新型コロナウイルスのタンパク質の挙動解明のための分散コンピューティングにて人類史上最速の2.6EFLOPSという膨大な演算能力を記録しております。 ちなみに「富岳」は442PFLOPS＝0.442EFLOPSです。

[@ひろ-n6h3m]

量子コンピュータの実例勉強にんｓりました。 グーグル論文の査読してた凄い方なんですね。 ロジックを人間の親和性高い記述でプログラムを作って、量子プログラムにするシーケン図みたいな物に翻訳するコンパイラーが必要になりますね。そこにビジネスと普及促進の匂いを感じました。えへへ(*^_^*)

[@富美男渡部]

計算の処理能力は圧倒的に早くなりましたが、量子現象を応用したコンピュータゆえに、計算結果も可能性の有るあらゆるものがでます。それらの中から求める答えを効率よく探し出す方法を模索しているのが現状です。ですから現状では限られた分野ではかなり応用のめどは立っていますが、まだまだこれからですね。現在のコンピュータを凌駕した量子コンピュータが完成したかのような報道等には閉口します。

[@itohjotaro9587]

ありがとうございました。ただ一点、冒頭部のスライドでハイゼンベルク先生の生没年が間違っていると思います。学生時代に先生の講演を聴いた記憶があるのに、既に亡くなられていたの？ということで気付きました。Wikipediaによると1901-1976とのことです。

[@kozoichimaru4908]

量子になってデジタルがまたアナログになるような感じします。アナログは無限ですし。全てのあり得る確率はゼロでないからその中で一番あり得るもの探すというのが量子計算？、それをどのように応用出来るのか知りたいところですね。自分の理解力の問題かも、ですが。

[@Mikawa-t7q]

量子コンピュータに記憶させるプログラム言語は古典ビットと違うのならどんな言語になるのかが疑問。

[@sakanatsuri]

数式が出て来た所で分からなくなった。　易しく説明するのは無理なのかな。　量子のもつれと量子コンピューターの間が繋がらない。

[@ystszk9901]

かって曖昧理論というものがあったのですが、量子というどちらでも取れるものでは計算するたびに違った答えが出るのではと一瞬思ってしまいます。　指数関数的に能力が増えるのはいいですけど、今の計算機にとって変わる本当の意味で実用的になるのはいつ頃なのですか。　パソコンにとりいれられる可能性はあるのでしょうか。　サーバーで量子コンピューターが採用されればすべてクラウド上で利用できてものすごく高速に処理できるようになるのかな。

[@angelagabriel5874]

「箱の中のネコの生死」は２者択一できます。「量子ビット」をよく「コイン」で表すことがありますが、「クルクル回すコイン」を観察すると、必ずしも「表裏」の２者択一ではなく、「途中」を捉えることもあるのでしょう？　観察回数を速く行うので、処理結果が多く得られる一方、無駄になる結果も多くなると考えられます。 「可能性」を多く見出すだけで、「正解」を見出す精度の高い「スリット」は既に構築されているのでしょうか？

[@名古屋シンジ]

簡単な計算具体例だしてよ

[@bmcv-k6x]

量子コンピュータ

[@桜零-d4i]

よくある教科書。書籍に記載している内容のトレースを行っているのか、各セクションの内容の飛躍が著しいと思う。本当に解かっている人はこの空隙部分を分かりやすく説明できるものである。

[@レッドスネークカモン]

で、結局、量子コンピュータは何ができるんですかね。単に重ね合わせて計算ができるので行列計算が速いと言うことですか？それとも情報量を小さくできると言うことですか？分からないです。

[@1jazz779]

日本は、国営で量子コンピュータの開発を進めるべきだと思います。 これはバランスシートベースで考えれば分かることですが、政府は財政破綻しません。つまり実質的な通貨発行権があるということです。

[@藤原光洋-p5w]

初めてコメントします。　量子力学と量子コンピューターには余りに乖離がおおきく完全に別物として扱った方が良いのではないか？ 　デジタルコンピューターでは情報の最小単位がビットでビットが増える毎に２のｎ乗となります。　ところが量子コンピューターの量子キュービットでは、０と１の間の無限の値を取り得ます。　そして量子コンピューターでは処理時間０です。 　つまり現在のデジタルコンピューターでは演算を如何に行うかが重要問題ですが、量子コンピューターでは原因→結果で演算が抜けています。　分かり易い例で説明すると、マンデンブロ集合とかジュリア集合が有ります。　高性能デジタルコンピューターでは有限の時間を掛けてそれぞれのグラフィック画像が出ます、量子コンピューターでは瞬時に画像が出ます。 　つまり演算が０時間なので演算無しです（現在ではまだ量子コンピューターが出来ていない、初期の実験レベル）。　どの様に設計してどの様に評価するかが分からない（超難問）。 　量子コンピューターはまるでアナログコンピューターですね。　量子コンピューターはデジタルなのかアナログなのかさっぱり分からない。　アナログコンピューターは登場してオペアンプになったが、量子コンピューターはスーパーアナログコンピューターなのかウルトラアナログコンピューターなのか？　デジタルコンピューターとの類似性が有るのか、それとも完全に別物か？ 　 　その辺がさっぱり分からずに議論や研究している。　その辺で躓いていると外国に置いてけぼりになると危惧しているのですが！！

[@hhhhhhuji]

量子コンピュータの動作原理は量子力学に立脚していると思うのですが、乖離が大きいというのがどういった内容かもう少し詳しく教えてほしいです。 あと、時間発展が演算に該当すると思うのですが、認識が間違っていますでしょうか？

[@藤原光洋-p5w]

@@hhhhhhuji 質問有難う御座います。 　 　〈〈 量子力学と量子コンピューターには余りに乖離がおおきく完全に別物として扱った方が良いのではないか？ 　　　トランジスターが正にこれなんです。　トランジスタの動作原理と設計には量子力学の知識が必要なんですが、トランジスタの動作原理は量子力学が含まれていません、若しくは軽く扱われています。 　量子コンピューター、いろんな原理で説明されています。　突き詰めれば量子力学の知識が必要なのですが、簡略化した説明でも良い筈です。　例えば原子の説明では陽子の周りを電子が回っていると説明されていますが、 厳密には嘘です。　陽子の周りを電子が回っていると、回転運動は等加速度運動なので電子はエネルギーを失って（光になる）原子核に落ちます。　正確には確率論で原子の周りに確率の雲として存在しています。 　トランジスタもＰＮ接合のポテンシャルの高さが電圧で変化して流れると説明されています。 次の質問の、時間発展が演算に該当すると思うのでですが？　の意味が私には分からないのですが？ 　マンデルブロ集合とジュリア集合は式が違うのですが、これは単純な例で式を見てもグラフィックを見ても直ぐにわかりますが、高度で複雑な式と問題なら、間違っているかどうかも分かりません。 　でも、グラフィックは完全な別物となる筈です。　完全な量子コンピューターなら、処理時間は（０）の筈です、ハイブリッド形ならそれなりの時間が掛かりますし、量子コンピューターでも有る量の液体を扱い、核磁気共鳴の原理で動く量子コンピューターなら、質問と回答にマイクロ波を使いますのでそのスペクトルを解析しなければならないので実時間が掛かります。 　その他の原理で働く量子コンピューターはバリエーションは無数に有ります。　可能性は想像出来るのでですがどの様に、実現するかは想像力が及びません。 　例えばホログラムとコヒーレント光の量子もつれによる量子コンピューターも考えられますが、どんな方法で実現するか見当がつきません。 　量子コンピューターだから常に正しいとは限りません。　その検証をどうやって証明しますか？　簡単な問題をスーパーコンピューターで解いて量子コンピューターの結果と一致するから良しとしますか？ 　ビジネスマンの巡回訪問問題が有りますが、スーパーコンピューターで調べる以外に、迷路を作り蟻や粘菌に調べさせる方法が有ります。 　恐らく量子コンピューターも問題をハードウエア（蟻や粘菌に調べさせる迷路）の様に何らかの構造を与え、量子コンピューターを動作させる、になると思います。 　それが質問で回路設計はハードウエア規模が爆発して無理では無いか？　と思います。　ソフトウエアとハードウエアは等価で【ハードウエア設計のプログラム言語がＣ言語と似ているので】、等価だと思います。 　実際にオペアンプで設計したフィルタ回路とスペクトル解析のアプリと結果は同じ、つまり（等価）。　なので等価原理を考えると規模の大きい量子コンピューターは人間の理解を超えて、人間が検証出来る範囲でしか正しく使えないと思っています。 　私が言いたかったのはそれなので、量子コンピューターは実現出来るが、原因（入力）→出力（アウトプット）で途中の演算は人間の理解を超えると思っています。 　量子コンピューターのハードウェアが実現出来、動作すれば、動いている事になるがその演繹（プログラム）にバグが有るかどうかは分からない（確率の問題）確率が低ければバグは残る。 　なので量子コンピューターから【演算】は省きました。　ハードが実現して量子コンピューターが動けば、データーを沢山与えて結果が正しければ（正しそうだ）なら、実用機だ、となる。

[@藤原光洋-p5w]

@@vonneumann6161 君の考え方も偏狭だね。　ＭＮＲでマイクロ波で多数の原子に問う方法は１９７０年代の日経サイエンスの翻訳記事に載っていた。 　孤立した原子に問う方法は原子時計のセシウム蒸気やルビジウム蒸気に光（電磁波）を当てて吸収スペクトルの鋭さから時間の正確性を問う方法。　この場合は孤立した原子だが多数の原子に問うている。 　量子力学の不確定原理、量子縺れが起きても測定の為に他の原子を当てて測定しなければならない、そこで不確定原理が働いて測定内容に不確定要素が含まれる。 　量子効果を利用した計算機は少数の原子を扱おうが多数の原子を扱おうが量子計算機では無いのか？ 　世界中の研究者が研究しているので成果が出れば良い。 　レーザー発振器もネオンヘリウムを使ったガスレーザーと固体のルビーレザーが有る。　ネオンヘリウムレーザーはスペクトルは鋭いがルビーレーザーはスペクトルは広がっている。　ルビーレーザーは不純物のクロムが働いている、クロム原子は相互作用が出来ない様に十分に薄まっている。 　今主流の光を使った暗号も光ガラスの中の希土類元素を使っている、それは光の増幅の為だ、そうしないと長距離を運べない。 　いろんな研究が有るが量子力学の原理を使っていれば量子計算機と派生研究になるのではないか？ 　そこは黙って見守るのが大人と言うものだ。　どうも君達からはお隣の国の匂いがするね。

[@Fスフィア]

おかりんかと思った。しゅごい。

[@m.mishima9485]

トランジスタの原理までわかっているなら、既存のコンピュータも、アナログ値を閾値によって0と1に再定義しているだけだとわかっているはずだけど。 閾値を設けずに、アナログのまま扱うことにすれば、結果は確率で示されることになる。もちろん、期待した結果が返るかどうかもわからない。 既存の演算回路・規則が効率的に機能する筈もなく、全く新しい考え方が必要になる。

[@prankjoke]

現代物理学を用いて説明されているので説得力が有るが、量子コンピューティングの原理を聞いて、太古に行われていた動物の骨を焼いてそのヒビ割れから吉凶を判断する占いと同じ様な気がした。計算の過程自体は把握できず結果だけが出てくる訳だから・・・ それから結果（答え）が正しいか間違っているかをどう判定するのだろうか？　それとも結果（答え）の正しさも確率で与えられるのだろうか？