量子コンピュータとか何とか

@amoO_O

情報とは

解釈である

情報とは解釈である

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Hello,  world!

情報とは

解釈である

何らかの物理現象に対する

古典的コンピュータの場合

・電圧の高低

・電流の向き

・磁化の向き

1  と  0  に対応する物理現象

量子コンピュータの場合

・光の干渉

・Stern=Gerlach  の実験 ・イオントラップ

1と0のような、情報の基本単位にあたるものは何か？

光の干渉

・光の粒子性（光電効果）  ・明るさとは、光子の数である  ・光の波動性（ヤングの実験）  ・レーザーを弱めて光子を1つずつ飛ばす  ・光子が粒子なら、スクリーンは中心から離れるほど  暗くなるはず  ・実際は干渉縞ができる（波の性質）  ・何が波打っているのか？  ・確率が波打っている  ・スリット1を通り抜ける確率Ψ1と  スリット2を通り抜ける確率Ψ2が  波動関数で表され、この重ねあわせが  干渉縞を作る光子の状態だと言える  

Stern=Gerlach  の実験 ・原子の中の電子は原子核の周りを回っている  ・これを電流の流れと考えると、軸方向に磁界が発生している  ・銀粒子を蒸発させ、ビームとして磁界の中を通過させる  ・（古典的予測）個々の銀粒子の磁力の大きさ、向きは自由なので、ビーム軸を中心に広がる分布が予想された  ・実際は2本にわかれて  観測された  ・この実験事実は  電子の角運動量では  説明できない  

Stern=Gerlach  の実験 ・2手にわかれた片方に、同じ装置を90度回転させたものを  取り付ける  ・すると、同じように2手に分かれる  

Stern=Gerlach  の実験 ・2手にわかれた片方に、同じ装置を90度回転させたものを  取り付ける  ・すると、同じように2手に分かれる  ・このうちの片方にまた同じ装置を取り付けると、  これも2手に分かれる  ・1つの銀粒子の中で、磁界に引き寄せられる状態と  反発する状態とが重なり合っている  

量子ビット

・1つの粒子から、測定の仕方によって2つの状態を取り出せる、という量子力学的事実  ・測定器の角度を変えれば、2つの状態を任意の割合で取り出せる  ・2つの状態を  0、1  と解釈することで、古典情報には無い「0と1の重ねあわせ」という概念で計算ができる  

イオントラップ

・イオン化した原子を4本の交流電極に閉じ込める  ・閉じ込められたイオンの運動を完全に制御することが可能  ・（内部状態を制御し）イオンを量子ビットとして用いた量子コンピュータの研究が進められている  

おまけ：量子脳力学

・記憶の特徴  ・長期安定性（三つ子の魂百まで）  ・非局在性（ニューロンが減っても突然記憶を失うわけではない）  ・忘却  ・多様性  ・大容量性    →  古典コンピュータではシミュレーションしきれない  

おまけ：量子脳力学

・場の量子論を使った解釈  ・脳細胞のどの部分も電気双極子（向きのある電荷のようなイメージ）で近似される電気的な性質を持っている  ・外部からの刺激を受けることで一時的にエネルギーが増加  ・電気双極子の向きが揃って安定化する（安定性）→記憶される  ・双極子の“場”の安定は脳細胞を超えて成長する（非局在性）  ・多くの相互作用によって一部の安定した状態が崩される（忘却）  ・忘却の過程は選択的に行われる（多様性）  ・安定した複数の状態が量子的に重なり合っている（大容量性）    →量子コンピュータによって脳のシミュレーションが可能になる（かもしれない）  

ご清聴ありがとうございました