広島大など、中性子星の自転の急加速現象「グリッチ」の仕組みの一端を解明
広島大学、慶應義塾大学(慶大)、日本大学(日大)の3者は4月24日、超高密度天体の中性子星の自転速度が突発的に加速する「グリッチ」の仕組みが不明だったが、同天体内部の2つの異なる種類の「量子流体(超流動体)」が導く「量子渦」が巨大なネットワークを形成することを見出し、その形成規模をシミュレーションした結果、モデルの詳細によらずに、天文学で観測されているグリッチの統計性を説明することに成功したと共同で発表した。 同成果は、日大 文理学部のGiacomo Marmorini ポスドク研究員、広島大 持続可能性に寄与するキラルノット超物質国際研究所の安井繁宏ポスドク(現・二松学舎大学 国際政治経済学部・准教授)、同・新田宗土特任教授(慶大 日吉物理学教室 教授/自然科学研究教育センター 所員兼任)らの共同研究チームによるもの。詳細は、英オンライン総合学術誌「Scientific Reports」
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...
「過去」を25％の確率で変える逆方向タイムトラベルのシミュレーションにケンブリッジ大学の研究チームが成功
イギリス・ケンブリッジ大学の研究チームが、「量子もつれ」と呼ばれる現象を利用することで、量子力学の世界において、25％の確率で過去に起こった事象を未来で変えることができるシミュレーションに成功したと発表しました。 Phys. Rev. Lett. 131, 150202 (2023) - Nonclassical Advantage in Metrology Established via Quantum Simulations of Hypothetical Closed Timelike Curves https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.150202 Scientists Successfully Simulate Backward Time Travel with a 25% Chance of
RSA暗号が「ショアのアルゴリズム」に対して安全であることを証明
富士通は、量子コンピュータシミュレーターを用いて、RSA暗号の安全性を定量的に評価する実験に成功した。現状では、RSA暗号が「ショアのアルゴリズム」に対して安全であることが証明された。 RSA暗号は、データの秘匿性や完全性を保証する技術だ。クレジットカード情報の送受信など、インターネット上の標準暗号の1つとして利用されているが、理想的な量子コンピュータを用いた場合は巨大な合成数でも素因数分解が可能なため、長期的には代替技術への移行が求められている。 今回の実験では、2022年9月に開発した39量子ビットの量子シミュレーターを利用。RAS暗号を高速に解読できる量子アルゴリズム「ショアのアルゴリズム」を量子シミュレーターに実装し、解読に必要なリソースを計測した。その結果、一般的に採用されている鍵長2048ビットのRSA暗号では、約1万量子ビットと、約2兆2300億の量子ゲートを有する誤り耐性量
陽子内部に "陽子より重いクォーク" を発見したかも？矛盾や勘違いしやすい内容を解説！ - Lab BRAINS
クォークは全部で6種類あるよ。アップクォーク・ダウンクォーク・ストレンジクォークは陽子より軽く、チャームクォーク・トップクォーク・ボトムクォークは陽子より重いよ。(※陽子の○○倍は、静止しているクォーク1個の質量だよ。ペアで出現する固有クォークはこの2倍でカウントするし、運動しているクォークは相対性理論の効果によりこれより増えるよ！) クォークは全部で6種類あり、それぞれアップクォーク、ダウンクォーク、チャームクォーク、ストレンジクォーク、トップクォーク、ボトムクォークと名前が付けられているよ。 アップクォークとダウンクォークは軽いクォークで、陽子はアップクォーク2個とダウンクォーク1個、中性子はアップクォーク1個とダウンクォーク2個でできていることが分かっているよ。 一方でその他のクォークは重く、より軽い粒子へ崩壊しようとするから不安定だよ。このため重いクォークは、普通は粒子加速器でエネ
二重スリット実験では1つの粒子が2つの経路に分割されている、広島大が確認
広島大学は5月2日、光などの粒子は、粒子であると同時に波でもあるという二重性が未解決の問題となっているが、「フィードバック補償法」を中性子干渉に応用することにより、有名な二重スリット実験における、2つの経路を通過した中性子の分割比の定量的な測定に成功したほか、この結果が単一粒子の分割であり、集団の統計的な確率ではないことを示したことを発表した。 同成果は、オーストリア・ウィーン工科大学のHartmut Lemmel氏(仏・ラウエランジュバン研究所兼務)、同・Niels Geerits氏、同・Stephan Sponar氏、広島大大学院 先進理工系科学研究科 量子物質科学 量子光学物性のホルガ・F・ホフマン教授の国際共同研究チームによるもの。詳細は、米物理学会が刊行する物理とその関連する学際的な分野を扱うオープンアクセスジャーナル「Physical Review Research」に掲載され
村田製作所が量子乱数で車載セキュリティを高度化、量子コンピュータ時代に対応
村田製作所は、「第14回国際カーエレクトロニクス技術展」（2022年1月19～21日、東京ビッグサイト）において、量子乱数ハードウェアセキュリティモジュール（HSM）を展示した。量子コンピュータ時代に求められる耐量子計算機暗号（PQC）に利用可能な、偏りの少ない量子乱数を生成するHSMを外付け部品として自動車やドローンのシステムに組み込むことでより高度なセキュリティ対策を実現する。2025年のサンプル提供をめどに開発を進めているところだ。 開発中の量子乱数HSMは、CMOSイメージセンサーにLEDで光を当てることで、量子ショットノイズを単位時間ごとに抽出し、乱数の基となるランダムデータを取り出すという原理を利用している。「熱雑音などの物理現象を基にした従来の乱数生成は、ある程度前後の相関があるため、量子コンピュータのような膨大な計算能力を使えば前の乱数から後の乱数が分かり、暗号を解読できて
ブラックホールから生じる「ねじれた」ガンマ線
ブラックホールやマグネターなどの強い磁場を持つ天体から放射されるガンマ線が「光渦」と呼ばれる特殊な状態の光であることを理論的に示す結果が得られた。 【2021年12月2日 量子科学技術研究開発機構】 宇宙にはガンマ線バーストやX線パルサーなど、強いガンマ線やX線を放射する天体が存在する。こうした高エネルギーの光子の発生源は、ブラックホールの周りの降着円盤や強い磁場を持つ中性子星（マグネター）など、きわめて磁場が強い環境ではないかと考えられている。強い磁場の中では、電子が磁力線に巻き付くようにらせん運動を行いながら強い光を放射する「シンクロトロン放射」という現象が起こるためだ。 ガンマ線バーストの模式図。ガンマ線バーストは重い星が一生の最期に重力崩壊を起こしてブラックホールとなるときに放出される強力なジェットではないかと考えられている。ジェットの内部では高エネルギーの電子が磁力線に沿ってらせ
超伝導量子コンピュータ向けの極低温環境での量子誤り訂正手法を開発～大規模量子コンピュータ開発の鍵となる技術を世界で初めて実現～ | ニュースリリース | NTT
日本電信電話株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：澤田 純、以下「NTT」）と国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学（総長：松尾 清一、所在地：愛知県名古屋市千種区、以下「名古屋大学」）と国立大学法人東京大学（以下「東京大学」）は、超伝導量子コンピュータが駆動する極低温環境で、実用的な規模の量子コンピュータを制御するのに必要な水準の消費電力、実装規模、速度、誤り訂正の性能などを満たす量子誤り訂正の手法を世界で初めて開発しました。 1．背景・経緯 量子コンピュータは、量子力学の重ね合わせの原理を活用して計算を行う技術で、素因数分解や量子化学計算などの問題を高速に解けることが期待されているため、その開発が世界で盛んに進められています。 古典コンピュータを構成する素子である（古典）ビットは0または1の値をとります。一方、量子コンピュータを構成する素子である量子ビット（※1）は0と1に
理研、“不気味な遠隔作用”こと「量子もつれ」に関する新たな法則を発見
理化学研究所(理研)は3月8日、量子力学に従う多粒子系(量子多体系)が有限温度下で示す「量子もつれ」に関する新たな法則を発見したと発表した。 同成果は、理研 革新知能統合研究センター 汎用基盤技術研究グループ 数理科学チームの桑原知剛研究員、独・マックス・プランク研究所のアルバーロ・アルハンブラ研究員、米・カリフォルニア大学バークレー校のアヌラーク・アンシュ研究員らの国際共同研究チームによるもの。詳細は、米物理学会が刊行する学術誌「Physical Review Letters」に掲載された。 量子力学に従って運動する多数の粒子系(量子多体系)は、一般的に「量子もつれ」と呼ばれる奇妙な相関を持つ。量子もつれとは、かのアインシュタインですら「不気味な遠隔作用」と呼んで敬遠したとされる、不思議な物理現象だ。どのように不思議なのかというと、2つの粒子の間で距離や光の速度も無視して、一瞬にして情報
2023年に1000量子ビット超えのIBM製量子コンピュータが登場か 並行して「巨大な冷凍庫」も開発中
米IBMは9月15日（現地時間）、量子力学の原理を利用して効率的に計算できる「量子コンピュータ」の開発ロードマップを公開した。2023年末を目標に、1000量子ビットの大型量子コンピュータの開発を目指すとしている。 量子コンピュータの計算性能は、量子ビット数、エラー率、計算可能時間（コヒーレンス時間）などが指標とされる。IBMは2000年代半ばから量子コンピュータの研究を始め、19年には27量子ビット、20年9月には65量子ビットの量子プロセッサ「Hummingbird」を公開している。 Hummingbirdでは8つの量子ビットの状態を読み出す配線を1本にまとめることで、配線を効率化。これにより、より多くの量子ビットを搭載するに当たって必要な配線数も減らせるとしている。同年には27量子ビットながら、同社が提唱する量子コンピュータの計算指標「量子ボリューム」（QV）で過去最高の64を達成し
蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述
理化学研究所（理研）数理創造プログラムの横倉祐貴上級研究員らの共同研究チームは、量子力学[1]と一般相対性理論[2]を用いて、蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述しました。 本研究成果は、ブラックホールの正体に迫るものであり、遠い未来、情報[1]を蓄えるデバイスとしてブラックホールを活用する「ブラックホール工学」の基礎理論になると期待できます。 近年の観測により、ブラックホールの周辺のことについては徐々に分かってきましたが、その内部については、極めて強い重力によって信号が外にほとんど出てこられないため、何も分かっていません。また、ブラックホールは「ホーキング輻射[3]」によって蒸発することが理論的に示されており、内部にあった物質の持つ情報が蒸発後にどうなってしまうのかは、現代物理学における大きな未解決問題の一つです。 今回、共同研究チームは、ブラックホールの形成段階から蒸発の効果を直
量子重力には対称性はない ― 大栗機構長らが証明
2019年6月19日 東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU） 1. 発表概要 東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU) の大栗博司 (おおぐりひろし) 機構長は、マサチューセッツ工科大学物理学教室の Daniel Harlow 助教と共同で、重力と量子力学を統一する理論では、素粒子論の重要な原理であった対称性がすべて破れてしまうことを、ホログラフィー原理を用いて証明しました。この証明にあたっては、量子コンピューターで失われた情報を回復する鍵とされる「量子誤り訂正符号」とホログラフィー原理との間に近年発見された関係性を用いるという新たな手法が用いられました。本研究成果は、素粒子の究極の統一理論の構築に大きく貢献するものであるとともに、近年注目される量子コンピューターの発展にも寄与すると期待され、アメリカ物理学会の発行するフィジ
ダイヤモンド中でエラー耐性のある量子演算処理に成功 横浜国立大学
横浜国立大学の小坂英男教授らの研究グループは、ダイヤモンド中の窒素空孔中心にある電子や核子のスピンを量子ビットとして用い、室温の完全無磁場下で、操作エラーや環境ノイズに耐性を持ち自在に多量子操作ができる万能な量子ゲート操作に世界で初めて成功した。室温万能量子コンピューターの実現が期待される。 研究では、磁場を完全に排除し、エネルギー差のない上向きと下向きのスピンを量子ビットとして用いた。エネルギー差がないため操作が困難になるが、操作エラーや環境ノイズに耐性がある。研究グループは、室温でも安定なNV中心にあるスピン量子ビットに、2本の直交したワイヤーから「偏光したマイクロ波」を印加して幾何学的に量子操作することを提案し、量子ゲート操作（量子情報の演算基本単位）の実験に成功した。「幾何学量子ビット」と名付けたこのスピン量子ビット操作手法は、課題であったエラーを排除して操作精度の限界を実質上なく
情報量は宇宙トンネルの断面積 －ミクロな情報量を計算する幾何学的公式の発見－
梅本滉嗣 基礎物理学研究所修士課程学生と高柳匡 同教授は、量子ビットの「Entanglement of Purification」（純粋化量子もつれ）と呼ばれる情報量を計算する新しい幾何学的公式を発見しました。 本研究成果は、2018年3月26日に国際学術誌「Nature Physics」にオンライン掲載されました。 量子もつれの量を幾何学的に計算する公式を著者の一人 ( 高柳 ) がポスドク時代に発見してから１０年以上経過しました。この研究成果は、「宇宙が量子ビットで創られている」という新しいアイデアを生み出し、最近では世界中で活発に研究が進められている大きな研究テーマとなっています。しかし、この発見は氷山の一角に過ぎませんでした。ずっと一般的な公式が存在することが予想されていたにも関わらず、なかなか明確な答えを得ることができなかったのです。ところが、今回、修士課程学生（梅本）の鋭い洞察
見られていると絶縁体が安定化する －観測による量子多体状態の制御技術を確立－
富田隆文 理学研究科博士課程学生、高橋義朗 同教授、段下一平 基礎物理学研究所助教らの研究グループは、レーザー光を組み合わせて作る光格子に極低温の原子気体（レーザー冷却、蒸発冷却などを施し、真空容器中の気体を絶対温度でナノケルビンの温度にまで液化・固化させることなく冷却させたもの）を導入し、周囲の環境との相互作用によるエネルギーや粒子の出入り（以下、散逸）が量子相転移（圧力や磁場などを変化させた際に量子力学的なゆらぎにより物質の状態が異なる状態へと変わること）に与える影響を観測することに、世界で初めて成功しました。 本研究成果は、2017年12月23日午前4時に米国の科学誌「Science Advances」に掲載されました。 極低温原子気体を用いた量子シミュレーションは21世紀に始まった比較的新しい研究方法で、いまなお大きな発展の可能性を秘めています。今回の研究でシミュレートした開放量子
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日本初のIBM製「ゲート型商用量子コンピュータ」が新川崎で稼働。アメリカ、ドイツに次いで世界で3番目
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東北大、量子速度限界がマクロな物理法則にも存在することを発見
