【IT/物理】量子の誤り、トラップイオンのキュービットを使ってスケーラブルに訂正

量子情報科学 : 誤り訂正の方法

　量子コンピューターは、その論理素子（量子ビットあるいは「キュービット」）が同時
に2つの状態にあることができるため、大幅な処理速度の増大が期待される。しかし、これ
らの状態は壊れやすく、量子コンピューターが機能するためには、そのようなエラーを訂
正する手段が必要になる。Nature 12月2日号でJ Chiaveriniたちは、トラップイオンの
キュービットを使った量子誤り訂正について報告している。

　情報は、「上向き」または「下向き」の状態をとるキュービットのスピンに符号化さ
れ、スピンが期待に反して反転するとエラーが起こる。彼らは、キュービットを2つの補助
イオンとリンクさせることにより、どんなエラーが起こったかを判定し、適当なレーザー
パルスを用いてキュービットの状態を訂正することに成功した。

　量子誤り訂正はこれまで核磁気共鳴に基づくシステムで行われてきたが、今回の実験と
異なり、その演算は反復可能でなく、スケーラブル（多数のキュービットに対して実現可
能）でもなかった。「Chiaveriniたちは、1つの実験で、量子誤り訂正のすべての要素を示
した」と、A SteaneがNews and Viewsで語っている。

Nature Japan Highlight December 02, 2004
http://natureasia.com/japan/nature/updates/index.php?id=858&issue=7017

量子情報科学：量子誤り訂正の実現
J. Chiaverini, D. Leibfried, T. Schaetz, M. D. Barrett, R. B. Blakestad, J. Britton, W. M. Itano, J. D. Jost,
E. Knill, C. Langer, R. Ozeri & D. J. Wineland
Nature 432, 602 - 605 (02 December 2004); doi:10.1038/nature03074
http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v432/n7017/abs/nature03074_fs.html

News and Views
情報科学：量子計算の誤り訂正
Andrew Steane
Nature 432, 560- 561(2004)
http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v432/n7017/abs/432560a_fs.html

関連ニュース
【通信】三菱、世界最長96キロの量子暗号通信に成功(04/11/29)
http://news16.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1101722275/
http://science.news2ch.net/read.php/1101722275/
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http://news16.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1101527008/
http://science.news2ch.net/read.php/1101527008/
【物理】量子、今度は3Ｐでテレポーテーション
http://news16.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1095906794/
http://science.news2ch.net/read.php/1095906794/
【技術/IT】量子の秘密、ドナウ川をテレポーテーションで飛び越える
http://news16.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1092976806/l50
http://science.news2ch.net/read.php/1092976806/
【科学】原子で量子テレポーテーション実現　欧米の２チーム
http://news16.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1087427544/l50
http://science.news2ch.net/read.php/1087427544/

佐野量子が誤りを認め謝罪したスレはここだぞ。

美幸（μ）タン 降臨きぼん

美幸（μ）タン 萌え

最初から間違った方向に進んでいる気がする。

あらい素子

↓それでは新郎新婦の入場でーす！

量子コンピュータ
俺の生きている間に実用化されることはまず無し。

谷量子のファンが集まるスレはここですか？

また岡田ネタかと思た

Shorの9qubitエラー補正と原理的には同じなのか？
その方法に関してかな。

>>8
それは、実用化が目前に迫った時点で自殺するという宣言か？

>>11
3qubitを1qubitに見立てて、spin flipを検出するだけみたい。原理はたぶん一緒。
良く言われる量子誤り訂正(7qubitだっけ？)の弱い版を実験してみました、って感じか。

スレタイはスケーラブルに訂正なんて書いちゃってるけど、
「スケーラブルな量子コンピュータへの第一歩が踏まれました」くらいが適当だね。

おまいらの不確定性も適当なレーザーパルスで訂正しなければ。

すまん、わけのわからんことを書いてしまいました。

>>12
現状はせいぜい素子が出来たか出来ないかという程度じゃねーか。
真空管が発明されつつある段階であり
そこからコンピュータを組み上げるまで
相当な期間を要する。
つーか量子の重ね合わせ状態を利用するっていうのが難しい。

でも量子並列計算(というのが正確な術語かどうか知らんが)は
理論的にはまぁまぁ興味深い。

ただスピードがめちゃくちゃ速くなるというだけだったらあまり意味が無い。
量子コンピュータでも相変わらず解けない問題が存在するんじゃないかな。

とまぁコンピュータ屋なら大体この程度までは推測出来る。

意味わかんね

とにかく理論的に滅茶苦茶面白いから
実用化なんて夢のまた夢でも研究する人が多いんだよね

>>16
＞ただスピードがめちゃくちゃ速くなるというだけだったらあまり意味が無い。

そんなことないよ

＞ただスピードがめちゃくちゃ速くなるというだけだったらあまり意味が無い。

現在の暗号の大半は、実用的な時間内に解読することが出来ないと言う点で、
暗号として成り立っているんだったと思うが、
めちゃくちゃ速くなればこれが破られるんじゃないの？

>>20
それら（RSA）が破られるのはある特別なアルゴリズム(Shor)
が存在するからじゃなかったっけ？

仮にコンピュータがめちゃくちゃ早くなったとして、
暗号をメチャクチャ計算が長くなるものにすればよい。

同様に、めちゃくちゃ早くなっても解けない問題はﾀﾌﾟｰﾘ。
ちょっと内容増やしただけで、計算量が恐ろしく増える系。

ただ、現実では解けないことは無いが早く解いて欲しいという問題の解決にはなる罠。

量子コンピュータが実用化しても
俺の念力で故障する。

>>21
量子コンピュータは暗号を解くような問題で
既存のコンピュータでは暗号の桁数で指数関数的に
計算時間が増える問題を桁数に比例する程度に抑えることができる、
というのが利点なのでは？

>>23
そのことを書いたつもりだったんだけど、うまく伝わってなかったのかな？
スマソ

>>24
量子コンピュータの得意なアルゴリズムでは扱えないような
暗号化の方法を新たに考案すると言うことですか？

>>25
いや、俺の逝ったコンピュータが早くなる云々の
コンピュータの意味は、量子コンピュータじゃなくて、
今主流のコンピュータのことです。

まあ、あと暗号化では量子の方で有力候補があるじゃないですか。

>>26
>>20の「めちゃくちゃ速くなれば」は
>>16を受けてのものだから当然、量子コンピュータのことでしょうよ

Shorのアルゴリズムってめちゃくちゃ早くなるのとは
根本的に違うもんだと思うんだけどどうよ？俺の認識違いだった？

量子コンピュータは
超伝導以上の壮大な釣りだろ・・・

数年前MS辺りが仕掛けて煽ってたからな

>>21
「速い」という言葉を使うから訳がわからなくなる。
入力サイズに対して、指数関数的な時間がかかる問題を
多項式程度で解く方法が分かっているから量子コンピュータは期待されている。

量子コンピュータが実現すれば(しそうにないが)、
RSAはどんなに鍵のサイズを大きくしても、
暗号を作るのと解くのが同じくらいの時間でできるようになってしまうから、意味がなくなってしまう。

暗号そのものは量子暗号通信が既に実用化域に入っているから、
量子コンピュータが実現する頃にはその時代の暗号を解く用途には使えないでしょう。
ただし、現在の暗号通信を盗聴して保存しておけば、後から解読はできるけどね。

ただまだ実用的な｢速い｣アルゴリズムが2つくらいしか見つかってないからなあ

>>29
超伝導の何処が釣りなんだ？

>>32
たぶん、「常温核融合」と間違えてるんじゃ…

>>30
> 量子コンピュータが実現すれば(しそうにないが)、

商用ベースに乗るかわからんが、暗号解読なんてモロ軍事目的なんだから、
米軍あたりが強引に実現してもおかしくないと思う。
たかが因数分解といえど、指数オーダー必要だったものが多項式オーダーでできるんだから。
数千億かけて、大量の電力と液体ヘリウムとレーザー冷却装置をそなえて、
数十キュービット程度しか計算に使えなかったとしてもだ。

>>34
実際Chuangのグループ(7qubitのNMR系の実験をやったところ)はDARPAから資金を貰ってるよね。
ただ、数十qubitの量子コンピュータだとうまみが無いから、そんな無駄はしないと思う。
お金をかければどうにかなる問題でもないし。

今やり取りされている暗号化されたデータを保存しておいて、
後々それを暗号解読するってのはありうるの？

>>36
RSAなら普通にできるよ。
まあ、そこまでして解読したい情報なんてそうそう無いだろうけど。

>>37
まあそれでも何か使い道ありそうだけど…

同じこと考えて解読しようとパケットを収集してる人いるかも…
なんて妄想してみたり

エシュロンなら普通に収集して解読してるような気がする。
量子コンピュータも使ってたりして

>>30
>暗号そのものは量子暗号通信が既に実用化域に入っているから、
>量子コンピュータが実現する頃にはその時代の暗号を解く用途には使えないでしょう。

これも結構微妙な言い方で所謂量子暗号っていうのは秘密鍵暗号の
ための仕組みなんだな．公開鍵暗号で量子コンピュータに対しても安全
なものってあるのかどうかはまだ分からないといったところ．

量子コンピューターは理論的には｢完全な」乱数を生成できるそうな

>>41
量子的というか、熱力学的乱数なら、今でも手にいれることができる。

>>41
ﾊﾟﾁｮﾝｺ機に導入汁

漁船に組み込むんだね

>>40

「量子公開鍵暗号」(Computer Today '01 09)というので「量子計算による攻撃にも
耐えうる」公開鍵暗号というのを主張している。おれにはよくわからんかったが。

誤りを訂正することは、観測にあたらないのか?
時間反転性が壊れていないか? 変だなぁ?

>>45
量子公開鍵暗号はナップザック暗号などのNP困難問題を元に作られている。
NP困難問題は量子アルゴリズムの「グローバーのアルゴリズム」を使っても、
多項式時間で解く事ができない。
NP困難問題が解ける量子アルゴリズム（量子に限らず）が出てきたら崩壊する暗号でもあります。

>>45
CRYPTO2000の論文だろ．あれは鍵生成に量子計算機を必要とする．
>>30>>40で言及しているBB84量子暗号とは違うものだ．

暗号とかだけじゃなくて、処理速度が速くなると思いもかけぬ変化が起こるもんよ。
近年の二足歩行ロボットや画像認識も、あまり洗練されてない
アバウトなアルゴリズムでも、マシンパワーでなんとかリアルタイム処理
に持ち込めるようになったので、大掛かりな研究機関がなくても
試行錯誤ができるようになった。こういうのが爆発的な進歩を生むのよ
あ、同時に安くならないとダメだが。