用語解説
- *1 量子コンピューティング
エンタングルした ≒ - もつれた 、 量子ビットは、
- 爆発的多数の可能性を、
- それほど多くない数の量子ビットで、
- 表すことができる。
- これを利用し、
- 複雑な計算を並列処理するのが、
- 量子コンピューティングであり、
- 原理的に、 従来のコンピュータを、
- はるかにしのぐ性能が得られる。
- 特に、公開鍵暗号を破る力がある、
- とされている。
- *2 量子暗号
「 量子力学的信号は、 - 傷つけずに覗くことができない」、
- という原理を用いて、
- 送られた乱数表についた傷は、
- その全てが、盗聴行為によるもの、
- と仮定し、
- 乱数表を縮めて、 傷を直したものを、
- 秘密鍵暗号の鍵とする暗号方式。
- 盗聴者を含めた安全性の理論には、
- エンタングルメント ≒
- もつれ 、 が不可欠だが、
- 送信者と受信者のみに限ると、
- 必要なテクノロジーとして、
- エンタングルメントを使うものと、
- そうでないものがある。
- 量子暗号は、
- 量子コンピューティングができても、
- 破られない。
- *3 量子テレポーテーション
「量子状態を含めた物質の状態の情報」を古典的通信のみで送ること。 - ただし、 準備として、
- エンタングルしたペアを、
- 送信地点と受信地点に配布しておく、
- ことが必要である。
- 完全なテレポーテーションには、
- 完全なエンタングルメントが、
- リソースとして必要である。
- *4 量子情報処理
量子力学の不思議な性質を利用して、 - 古典的には、できない、
- 情報処理を行うこと。
- 不思議な性質とは、主に、
- (1) 重ね合わせ状態と、
- 観測による量子ジャンプ、および 、
- (2) エンタングルメントを指す。
- 量子コンピューティング、量子暗号、
- 量子テレポーテーション等が含まれる。
- *5 一括操作
複数の系があるとき、 - 古典的操作は、 その全てが、
- 個々の系への操作に分解できる。
- たとえば、 系１の測定、
- 系２への電圧の印加、
- それらの同時進行などである。
- しかし、 量子力学では、
- 新たに、
- 「両者が、 エンタングルした状態への、
- 量子ジャンプ」など、
- 個々の系への操作に分解できない、
- 全体操作があり、
- それらを一括操作と呼ぶ。
- 技術的には、 その制御は、
- チャレンジングな研究課題である。
- *6 量子ビット
量子演算を行う情報の最小単位で、 - デジタル信号の１ビット
- （ ０ 、 または、 １ ） 、
- と異なり、
- ０と１ 、との、 重ね合わせ状態
- （ 例えば、 ０が、 ３０％で、
- １が、 ７０％ 、 という確率情報 ）
- を、 とりえる、
- 物理的実体により構成される。
- 光子の偏光の他に、 光子の位置や位相、
- 電子の有無、電子スピン、核スピン、
- 二準位原子・分子、
- 超伝導電流の方向などで、実現される。
- *7 光カー効果
光の強さが増すと、 - 屈折率が増加する現象。
- これを使うと、
- ある光子の有無により、
- 別の光子の位相が変わるし、
- 有無の重ね合わせは、 そのまま、
- 二種類の位相回転らの重ね合わせとなる。
- これは、 制御回転ゲートに他ならない。
- 実際には、 光子の一個で、
- 位相を反転するほど、
- 強大な光カー効果は、
- 現時点では、望めない。
- *8 干渉のコントラストｖ(visibility)
干渉の強さを表す指標で、 - 干渉縞の明暗の最も明るい部分の、
- 明るさを 、 Ｍ 、
- 最も暗い部分の明るさを、
- ｍ 、 としたとき、
- ｖ ≡ （ Ｍ－ｍ ） ／ （ Ｍ＋ｍ ）
- で、定義される。
- ｖ＝ ０ 、は、 干渉ゼロ、
- １は、 完全な干渉を表す。
- ｖの大小と、
- エンタングルメントの大小は、
- 常に対応するとは、限らないが、
- エンタングルメントの存在を証明する、
- 他の測定に補われれば、
- エンタングルメントの強さを、
- 視覚的直観に訴える指標であり、
- 測定も困難ではない。
- *9 EOF (entanglement of formation)
「 そのエンタングルメントの、 - ペアの１個を造り出すために、
- 完全なエンタングルメントのペアが、
- 平均で、 何個が、 必要か 」
- という量を表し、
- 0 ( エンタングルメント 無し )
- から、
- 1 ( 完全な エンタングルメント )
- までの、 値を取る。
- エンタングルメントの計量として、
- 優れているが、下限推定値でなく、
- この値そのものを測定するためには、
- 次項の量子トモグラフィを行うべき、
- 必要がある。
- *10 量子トモグラフィ
たとえば、 脳の状態を知りたい場合、MRIやＣＴスキャン等の断層写真を撮るが、これは、古典系の状態が、 - 密度分布で表わされるからである。
- 量子状態で、 密度分布に相当するのは、
- 密度行列であるが、
- 未知の状態にある、
- 量子力学的な物理系 （ 光子など ）
- が与えられた場合には、
- その密度行列を実験的に求めることを、
- 量子トモグラフィ 、 と言う。
- その考え方や方法は、
- ＣＴスキャンと似ている。
- テレポーテーションや、
- エンタングルメント蒸留、 等が、
- どの程度で、 忠実に行われたかを、
- 定量評価する際に、不可欠となる。