量子コンピュータ(quantum computer)
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量子コンピュータについて調べてみました。TRANSCRIPT
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2013/10/16
量子コンピュータ (Quantum Computer)
@junya100
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量子力学の性質を利用した コンピュータ
※現在のコンピュータは、 古典力学、相対論に基づいたコンピュータ
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古典的量子コンピュータ 量子アニーリング(量子焼きなまし)を利用した量子コンピュータ
「量子コンピュータ」 には2種類ある
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なぜ、量子コンピュータが 必要なのか?
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ムーアの法則の限界が近い と言われている。。。
もはや、量子効果を無視できない領域に突入している。 量子コンピュータは、
この量子効果を積極的に利用するコンピュータ。
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Superposition(重ね合わせ) 量子エンタングルメント(量子もつれ) 量子トンネル効果
「量子効果」とはどんなもの?
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1.Superposition(重ね合わせ)実証実験:二重スリット実験
1個の光子を発射しても、干渉縞が表れる。 これは、二つのスリットを、ある確率で光子が
同時に通過していることを示している。
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1.Superposition(重ね合わせ)思考実験:シュレーディンガーの猫
観測するまで、猫は「生きた状態」と 「死んだ状態」の二つの状態を同時にとる
※ラジウムがある確率でアルファ崩壊し、アルファ粒子が放出される
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不確定性原理
量子の性質は、観測するまでは「確率」でしか知ることができない、
という量子力学の根幹を成す考え。 例えば、電子の「位置」と「運動量」は
同時に知ることはできない。
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N個のqubit(量子ビット)で、 一度に2N乗個の計算が可能になる
1.Superposition(重ね合わせ)
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2.量子エンタングルメント (量子もつれ)
一方の電子のスピン状態を観測した瞬間に もう一方の電子のスピン状態が決まる。
これは、光速を超えて瞬時に情報が伝わることを 示しており、量子テレポーテーションとも言われる。
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3.量子トンネル効果
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江崎玲於奈
ゲルマニウムトランジスタの不良品解析において、 固体でのトンネル効果を初めて実証。
また、トンネルダイオード(またはエサキダイオード) という新しい電子デバイスを生む。
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D-Wave Systems社の登場
世界初の「商用」量子コンピュータを開発、販売。顧客には、NASA、ロッキード・マー
ティン社、Googleが名を連ねる。
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量子アニーリング (量子焼きなまし)
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量子アニーリング でのトンネル効果
探索空間が多数の極小値を持ち、離散的である問題 (組合せ最適化問題)に対して主に用いられる
※通常のアニーリング
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多項式
多項式の最小値を求める問題に変換する =D-Wave 量子コンピュータのプログラミングをする
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動作原理(概要)
Superposition状態にあるQubitをアニーリングすることで、最小のエネルギーをとる状態に落ち込む
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D-Wave Twoのスケール
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量子アニーリングの適用例
最適化問題 (タンパク質の畳み込み、
分子構造解析・・・
教師なし機械学習 (顔検出、
マルチラベリング・・・)
二分木 (車検出、
感情分析・・・)