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量子力学「操作」に限界 電通大発見、計算機に応用も

電気通信大学の田島裕康特別研究員らは量子力学の性質を使う非常に小さな対象を操作する際の精度に限界があることを突き止めた。操作の精度を一定以上に高めようとすると、操作を行う装置のエネルギーのばらつきが大きくなることを導いた。次世代の高速計算機と期待される量子コンピューターなどで使う量子デバイスの設計に応用できるという。

従来のコンピューターが0か1のビットを基本単位として計算するのに対し、量子コンピューターは0でも1でもある「重ね合わせ」の状態が存在する量子力学の性質を利用している。これを実現するには、レーザー発振器で光を打ち込んで超電導回路を操作したり、磁力を使って、量子力学で使われる磁石の性質(スピン)を変化させたりすることが必要だ。

田島特別研究員らはレーザー発振器などの量子力学で使う装置の操作の誤差を一定以下に小さくしようとすると、装置のエネルギーのゆらぎが大きくなり、大きなエネルギーが必要になることを数式で示した。

量子力学の原理をコンピューターに応用することで、計算速度を高められることは分かっているが、重ね合わせの状態を保つのが難しい点が、高い計算能力を持つ量子コンピューターが開発できていない要因の1つとされている。今回の成果は量子デバイスの効率的な設計などに生かせる可能性がある。

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