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...
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...
米Google傘下のAI企業Google DeepMindは6月7日（現地時間）、アルゴリズムを開発するAI「AlphaDev」が、人間が考えたものより高速なソートアルゴリズムを発見したと発表した。 ソートアルゴリズムは、入力されたデータを一定のルールに基づいて並べ替えるもの。ネット検索結果の並べ替えやランキング制作などIT技術の根幹を担う技術の一つ。今回AlphaDevが考案したアルゴリズムは既存のものに比べて、少量のデータなら最大70％、数十万規模の大量のデータなら約1.7％速く処理できた。 DeepMindはAlphaDevに新しいアルゴリズムを発見させるため、ソートの作業を「組み立てゲーム」としてプレイさせた。「正確にソートできる」「既存のアルゴリズムより高速である」という2点を満たせばクリアとした。 関連記事 OpenAIやDeepMindのCEOやトップ研究者ら、「AIによる人
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、
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
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
量子もつれの伝達速度限界を解明
理化学研究所（理研）量子コンピュータ研究センター 量子複雑性解析理研白眉研究チームの桑原 知剛 理研白眉チームリーダー（開拓研究本部 桑原量子複雑性解析理研白眉研究チーム 理研白眉研究チームリーダー）、ヴー・バンタン 特別研究員、京都大学 理学部の齊藤 圭司 教授の共同研究チームは、相互作用するボーズ粒子[1]系において量子もつれ[2]が伝達する速度の限界を理論的に解明しました。 本研究成果は、多数のボーズ粒子が相互に作用することで生じる量子力学的な動きを理解する上で新しい洞察を提供すると同時に、量子コンピュータ[3]を含む情報処理技術における根本的な制約を解明することにも寄与すると期待されます。 量子力学で現れる最も基本的な粒子であるボーズ粒子が相互作用を通じてどのくらいの速さで量子的な情報を伝達できるのか、という問題は長年未解決でした。 共同研究チームはリーブ・ロビンソン限界[4]と呼
みなさんこんにちは！ サイエンスライターな妖精の彩恵りりだよ！ 今回の解説は、宇宙の全ての物質を網羅したチャートについて詳しく解説するよ！ 普段解説しているニュースと違って、この論文は何か新しい科学的発見とかそういう話じゃないけど、全てを網羅した結果、宇宙そのものに関して中々面白い事実が分かってきた、というユニークな研究でもあるよ！ 宇宙の全ての物質を語れる理論は存在しない 私たちの宇宙には素粒子、原子、ウイルス、生物、惑星、恒星、銀河、ブラックホールなど、実に多種多様な物質が存在するよね？物質はどのように誕生したのか？というのは物理学の究極の課題の1つだよ。 また、それと関連する話題として、宇宙を正確に記述する物理学の理論が未完成だという問題もあるよ。現在の物理学は、「一般相対性理論」と「量子力学」の2本柱で構築されているけど、課題も存在するよ。 例えば、一般相対性理論は宇宙や銀河くらい
量子物理学ニュース第7位～第4位第7位：情報力学第2法則はこの世界がシミュレーションであることを示している第7位：情報力学第2法則はこの世界がシミュレーションであることを示している / Credit:川勝康弘情報理論は世界の秘密を暴くのでしょうか？ 英国のポーツマス大学（UOP）で行われた研究によって、情報力学第2法則の存在は、私たちが存在する宇宙全体がシミュレーションであることを示すとする、興味深い結果が発表されました。 情報力学は情報は宇宙の基本的な構成要素であり、エネルギーと質量の両方を持つ物理的な存在であると定義しており、既存の情報熱力学とは厳密には異なっています。 また情報力学第2法則においては、あらゆる現象の情報内容は最小限に抑えられる傾向があるとされています。 新たな研究ではこの情報力学の第2法則による情報圧縮が、生物の遺伝情報や原子の情報量、数学的対象性、さらには宇宙全体に
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KDDIとKDDI総合研究所は12月26日、次世代暗号(耐量子暗号)として標準化が進められている「Classic McEliece」方式において、これまでは総当たりによる探索での解読には1兆年以上要するとされてきた1409次元の暗号を、わずか29.6時間で解読に成功し、2023年11月13日に世界記録を更新したことを共同で発表した。詳細は、2024年1月23～26日に長崎で開催される「2024年 暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2024)」で発表される予定。 量子コンピュータの性能が向上した将来、現在の方式では暗号強度が不足することが指摘されており、アメリカ国立標準技術研究所(NIST)は2030年ごろに向けて、将来の量子コンピュータの性能にも耐えうる耐量子暗号の検討を進めている。NISTは2022年7月に、耐量子暗号の標準として4つの暗号方式を選定しており、さらに現在はCla
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
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
理化学研究所は10月5日、3月27日に稼働を始めた国産超伝導量子コンピュータ初号機の愛称を「叡」（えい、英語表記は“A”）に決めたと発表した。理研では4月7日から5月31日にかけて愛称を公募しており、全部で3781件の応募があったという。 叡に決めた理由について理研は「『叡』は聡明さを表し、量子コンピュータの情報処理における卓越性・先進性を表す」と説明。また英語表記については「アルファベット順の最初の文字である“A”とすることで、当該機が理研量子コンピュータ研究センター（RQC）にとっての、また国産量子コンピュータ初号機として日本にとっての、量子コンピュータ実機開発の第一歩であることも表現している」と解説した。 今後、「叡」のイメージに合うようなロゴマークも作成する予定。 理研は3月27日、叡を使った「量子計算クラウドサービス」の提供を開始している。非商用利用であれば、クラウド経由で64量
TOPコラム海外最新IT事情重力を媒介する未発見の粒子「重力子」に似たものが見つかる Nature誌で論文発表、半導体使った実験で【研究紹介】 中国の南京大学、米コロンビア大学、ドイツのミュンスター大学、米プリンストン大学に所属する研究者らが発表した論文「Evidence for chiral graviton modes in fractional quantum Hall liquids」は、重力を媒介すると考えられている「重力子」に似たものを半導体から発見した研究報告である。 ▲論文のトップページ（スクリーンショット画像） アインシュタインの一般相対性理論によると、重力は時空の歪みによって生じるとされる。一方、量子力学の枠組みでは、力を媒介するのは粒子であり、重力の場合は「重力子」と呼ばれる仮説上存在する粒子が媒介すると考えられてきた。しかし、長年の探索にもかかわらず、宇宙空間で重力
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
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
BitNetから始める量子化入門
はじめに BitNet、最近話題になっていますね。 そもそも量子化って何？という方もいると思うので、この記事は DeepLearning の量子化から入り、その上で BitNet の触りについて見ていこうと思います。色々とわかってないことがあり、誤読してそうなところはそう書いてるのでご了承ください。 図を作るのは面倒だったので、様々な偉大な先人様方の図やスライドを引用させていただきます。 量子化 DeepLearning における量子化 DeepLearning の学習・推論は基本 float32 で行います。これを int8 や Nbit に離散化することを量子化といいます。 計算に使う値は、モデルの重み、アクティベーション（ReLUとか通した後）、重みの勾配等があります。 学習時については一旦置いておいて、この記事では推論における量子化について焦点をあてます。推論時に量子化の対象となる
電線の内部では「電子」ではなく「準粒子」が流れている金属内部で「普通の電子」ではない何かが電気を運んでいたと判明！ / Credit:Canva . 川勝康弘中学の教科書では、マイナス電荷をもった電子が導線の内部を流れていく様子が示されています。 この古典的な理解では、電子は個々の粒子が気体の流れのように互いに相互作用することなく導線内を移動し、その流れが電流を形成すると考えられています。 しかし量子力学や固体物理学の領域では、電子の挙動はもっと複雑で電子間の相互作用などが重要な役割を果たしているとされています。 この場合の基本となる理論はレフ・ランダウの「フェルミ液体理論」となっています。 なにやら難しそうな理論名ですが、概要は簡単です。 中学ではケーブル内を流れる電気のことを「相互作用しない電子の粒が気体のように流れていく」と習いました。 金属内部で「普通の電子」ではない何かが電気を運
量子もつれは時間を超えるのでしょうか？ 英国のケンブリッジ大学（University of Cambridge）で行われた研究によって、量子の世界では未来で行われる観測の力で、過去の観測結果をタイムトラベルしたかのように捻じ曲げられることが示されました。 SFでは、過去を変えるためにタイムマシンに乗って過去の世界に行くことがあります。 これまでの研究では、そのような時間遡行が行われた場合に使用される原理や、祖父殺しのパラドックスを避ける方法などが考察されてきました。 一方、今回の研究では「量子もつれのシステムがタイムトラベルだった場合」を想定したシミュレーションが行われており、粒子が時間を遡行できた場合に何が起こるかが調べられました。 結果、量子もつれの操作によって、時間遡行のような結果を導けることが示されました。 研究者たちはプレスリリースにて「ギャンブラーや投資家たちも、場合によっては
時間を操作して光子を正面衝突させることに成功！ - ナゾロジー
量子の世界では時間も自由になるようです。 米国のニューヨーク市立大学（CUNY）で行われた研究では、時間を操作することで光子を正面衝突させることに成功しました。 質量をもたない光子（電磁波）は通常ならば衝突せずお互いに通り抜けてしまいます。 しかし新たな研究では時間的界面を人工的に生成する時間反射技術が使われており、時間反射した光子を別の光子と正面衝突させて、くっつけたり反発して逆方向に弾き飛ばすことにも成功しました。 研究者たちは、ボール同士の衝突が空間的に起こる一方で、光子と光子の衝突は時間的な側面で発生すると述べています。 光と光が衝突するとき、いったい何が起こるのでしょうか？ 研究内容の詳細は2023年8月14日に『Nature Physics』にて掲載されました。
情報だけでなくエネルギーもテレポートするようです。 東北大学の堀田昌寛氏によって2008年に提唱された量子エネルギーテレポーテーション理論の実証実験が、ここ最近、立て続けに成功しました。 発表当初はその奇抜さゆえ注目されませんでしたが、15年の時を経て、量子エネルギーテレポーテーションは物理学界で最も注目される理論となりました。 量子エネルギーテレポーテーションでは「ゼロ点エネルギーの収集」「真空のゆらぎ」「負のエネルギーの発生」「量子もつれ」「事象の地平面」といったSFの世界のような言葉や概念が飛び交い、私たちの宇宙や空間に対する認識を激変させるものになっています。 量子エネルギーテレポーテーションの応用が進めば、SFでしか耳にしなかったゼロポイントエンジンが実現するでしょう。 今回は「そもそも量子エネルギーテレポーテーションとは何か？」という疑問をわかりやすく解説すると共に、次ページ以
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DeepMind、AIで人間考案のものより優秀なソートアルゴリズムを発見 最大70％高速化
量子力学に「観測問題」は存在しない｜Masahiro Hotta
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
宇宙の全ての物質が掲載されたチャートが作成される！ 図の見方を細かく解説！ - Lab BRAINS
現実世界がバグっていることを感じさせる量子物理学ニューストップ7 - ナゾロジー
広島大の26歳「アジアの科学者100人」に ブラックホール研究で：朝日新聞デジタル
1兆年以上かかるとされていた1409次元の暗号、KDDIなどが29.6時間で解読に成功
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
「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
国産量子コンピュータ初号機、愛称は「叡」に 英語表記は“A” 理研が発表
重力を媒介する未発見の粒子「重力子」に似たものが見つかる Nature誌で論文発表、半導体使った実験で【研究紹介】
「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
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
金属内部で「普通の電子」ではない何かが電気を運んでいたと判明！ - ナゾロジー
量子もつれを使い「未来の観測で過去を変える」タイムトラベルのシミュレーションに成功！ - ナゾロジー
日本人が考案した「量子エネルギーテレポーテーション」をわかりやすく解説 - ナゾロジー