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ぴょんぴょんの「量子コンピューターの歴史」 〜森羅万象をシミュレイトするコンピューター
量子コンピューターの原型を作った物理学者デビッド・ドイチュ
おっ、今日はめずらしく、勉強してるな。
うん、久しぶりに映像配信をおさらいしてるんだ。「量子力学」の講義、一度見たのに、忘れちゃってるから。
文字起こしが、すごく助かった、ノートを取る必要もないし。竹下先生もおっしゃってたな、ノートは取るなって。そうそう、ノート取るのに必死で、理解がおろそかになるからね。耳から聞いて、目で読んで、ダブルに頭に入るから、文字起こしはありがたい。
してくださった方に、感謝だよ。
で、おもしろいんか、「量子力学」？もちろん、量子力学もおもしろいけど、この講義はぜひ見て。何度見ても、目からウロコだから。
ところでおれも、こいつを見たぞ。
量子コンピュータ授業 #8 量子コンピュータの歴史
うわあ、慶応大学の講義なんか、見てたの？！2009年の「量子コンピュータ授業」シリーズ。 量子コンピューターを作りたい人向けの講義だが、「歴史」ならわかるかと思って。
量子コンピューターの歴史なんか、おもしろいの？量子コンピューター、どいつが考え出したか知りたくねえか？考えた人はきっと、オタクだね。当たり！！最初に、量子コンピューターを思いついて、実際に原型を作ったのは、オクスフォード大学の物理学者、デビッド・ドイチュ（David Deutsch）だそうだ。
ドイチュ？ ドイツ人みたいな名前だね。イスラエル生まれらしい。実はこの動画の講師、日経サイエンス編集長の古田彩氏は、ドイチュ宅を訪ねたことがあるそうだ。
へえ、実際に家に行ったのかあ。その時の様子をこう記している。「呼び鈴を押し、ドアが開いた。その瞬間、思わず息を飲んだ。見渡す限り紙の海である。おびただしい数の紙が床を覆いつくし、階段をはい上がり、隅という隅を埋めつくしている。」（二人の悪魔と多数の宇宙）
ゴミ屋敷だあ！そして、現れたドイチュ氏と言えば、ひょろひょろの長身で、着てるシャツはよれよれ、伸びすぎた長い前髪の奥から、大きな目が強い光を放つ。それまで出会った、どんな大学教授とも違う。（二人の悪魔と多数の宇宙）
Author:サイモンベンジャミン[CC BY]
デビッド・ドイチュそんなんでよく、学生の前に立てるね。いや、彼は学生の前に立つことはしない。講義はしないし、試験もしない、まず、大学にほとんど行かない。
でも、大学教授なんでしょ？給料も貰っていない。もっぱら自宅にこもって、研究三昧の日々を送っている。
給料もらってないの？ どうやって生活してるの？ほんものだねえ。こうなると、もう隠者だな。ところでこの人、研究者で、頭が良くて、やせてて、家にいるのが好き。たぶん、２種だよ。
もう１つの体癖は、９種かな？
「一つのことを掘り下げて、徹底的に追及するので、自分自身の世界に閉じこもり、現実の世界から遊離してしまいがちになる。物事を深く考え、独自の世界観をもつ。」
うんうん、ぴったりだ。でも、自分の体癖に合った生き方してて、賢いよね。そんな隠者にヒントを与えたのが、アメリカの物理学者リチャード・ファインマン。自然界は量子力学的だから、古典物理学を応用した今のコンピューターは通用しないはず。
自然界をシミュレイト（模擬実験）したいなら、量子力学的にやらないとダメだと。
Author:Tamiko Thiel 1984[CC BY-SA]
リチャード・ファインマンだけど、量子力学のコンピューターなんて無い。無いなら作れ、だ。でも、作ったのは、この人じゃないんでしょ？そう、彼の予言を実現させたは、２種−９種のドイチュだった。あの、ゴミ屋敷のオタクが作ったのか？ドイチュも、ファインマンと同じことに気づいていた。自然を解明するなら、量子力学でシミュレイトしなけきゃ、ダメだろと。
なら、計算機の基本「チューリングマシン」を量子的に書き直してやるぞと。
「チューリングマシン」？
Author:ロッキーアコスタ[CC BY]
チューリングマシンのモデルふうん。ドイチュ作の「量子・チューリングマシン」によって、あらゆる量子力学が説明できたので、彼はこれを「汎用・量子コンピューター」と名づけた。出ました！ 量子コンピューター〈一号機〉！ついに、ファインマンが予言した「物理現象を正しくシミュレイトするコンピューター」が、具体化した。天才、ドイチュさんのおかげだよ。「多世界」を前提とした作られた量子コンピューター
「多世界」？「コペンハーゲン解釈」に対する「多世界解釈」。あっ！！ それ、知ってるよん！知ってる？！ 意外〜〜！！なにそれ？ だって、映像配信で見たもん。「コペンハーゲン解釈」というのは、「観測前は可能なすべての状態が重なり合っており、観測行為が1つの状態を選び出し、その他の状態は消滅してしまう。ただ1つの状態が現れるということですよね。」（映像配信）
意味、わかってるんか？わかってるよー！！ 「ひつじのショーン」で、良くわかったもんね。
こんにちは！
— ひつじのショーン【公式】 (@aardman_jp) February 4, 2021
午後も頑張っていきましょう～！#ひつじのショーン pic.twitter.com/z10oc4T4Wy
「ひつじのショーン」？量子力学の世界を見事に表してるって、竹下先生が見せてくれてたんよ。ひつじたちは夜になるといつも、踊ったり、酒のんだり、好きなことをしてる。
ところが、牧場主が小屋をのぞいたとたん、みんなおとなしくベッドで寝てる。
つまり、飲んだりさわいだりのどんちゃん騒ぎが、観測する行為によって「寝る」に収束するのを「コペンハーゲン解釈」って言うんだよ。
ふう〜ん、なるほどな。一方「多世界解釈」っていうのは、観測時に見られるかもしれない可能性ひとつずつに、別の世界があるという考え方。でも、そっちは少数派なんだよ。だが、ドイチュはその少数派、「多世界解釈」の支持者だった。へえ、そうなの？彼が「多世界」を前提として作ったのが、量子コンピューターだったんだ。へえ？？？ 「多世界解釈」で、量子コンピューターができたんだ？「どうして量子コンピューターは速いんですか」と聞かれて、彼は答えた。「並行して存在する多数の宇宙で計算を分担しているからです。」（二人の悪魔と多数の宇宙）
つまり、無数の宇宙で計算を分担して、得られた結果を総合して、正しい答えを抽出する。だから、速いんだと。
なるほど、たくさんの宇宙で分業してるワケだ。彼は、宇宙の森羅万象は、量子力学で説明すべきと考えていた。ドイチュは、量子力学一本。見上げたヤツじゃねえか！
つまり、ドイチュさんが家にこもってひたすら研究してたのは、自然界の本質を知るためだったんだ。たぶん、そこが、極める物理学者のたどりつくゴールだな。へええ。量子コンピューターの計算速度は超高速
だが、どんなに論文を書いても、量子コンピューターは一向にメジャーにならん。ドイチュさん、日かげの身・・。それもそのはず、「量子コンピューターの計算速度は今のコンピューターと変わらない」と、自分の論文で数学的に証明してたから。それじゃ、だれも振り向かないよ。しかし、そこを突っ込むヤツが現れた。いやいや、量子コンピューターは、明らかに既存のコンピューターより速く計算できるはず。だって、ドイチュさん、あなたのやった証明はまちがってますから。
それが、オーストラリア人数学者のリチャード・ジョザ（Richard Jozsa）だった。
リチャード・ジョザRichard Jozsa FRS is one of the founders of the field of quantum information science. He is a co-inventor of the process of quantum teleportation and pioneered much of our understanding of the role of entanglement and other quantum resourceshttps://t.co/5hBVKMGL0T#RSFellows pic.twitter.com/L8NNi7c5jD
— The Royal Society (@royalsociety) April 17, 2019
ええ？！ 証明が間違ってたの？？そこで、ドイチュとジョザは、量子高速計算アルゴリズムを編み出して、「量子コンピューターで高速計算ができる」という論文を発表した。ねえ、アルゴリズムってよく聞くけど、なに？なに言ってるか、わかんない。じゃあ、これならどうだ！
アルゴリズムとは(簡単解説)（高校教師によるプログラミング講座）
わかりやすっ！！なるほどねえ、アルゴリズムとは「答えを出すための方法」か。
最初からそう言ってくれればいいのに・・。
専門家ってのは、ほんっと、難しいことばを使って、しろうとと差別化したがるよなあ。うんうん。続く1994年、アメリカの数学者ピーター・ショアが、量子コンピューターで、超高速で因数分解できるアルゴリズムを発見した。
ピーター・ショア#quantumcomputing part 2.0
— Quantum FutureX (@quantumfuturex) October 4, 2019
It took more than 10 years until a special algorithm was created to change the view on quantum computing; the Shor algorithm developed in 1994 by Peter Shor.
#Quantumfutureshack #cern #hackathon #4IR pic.twitter.com/EwZ1POAEq6
「答えを出す方法」を発見したんだね。これまでのコンピューターじゃ数十億年かかるような、200ケタ以上の因数分解が、量子コンピューターなら数分か数年でできる。すごい！ 数十億年が数分に！こうして、「何の役に立つのやら？」だった量子コンピューターが、「高速計算もできて、因数分解も得意」に代わり、人気急上昇！良かった良かった。ところが、ここでひとつ、困ることが起きた。実はインターネットのRSA暗号は、因数分解が元になってる。
現在のコンピューターは因数分解が苦手だから、解けなくていいんだが。
量子コンピューターだと、暗号が解読できちゃう？
そこで、騒ぎだしたのが、セキュリティ会社や世界の軍隊。これまで量子コンピューターなんか見向きもしなかったくせに、こぞって研究にカネ出すようになった。
ほお、良かったじゃん。今年は、そこから27年、今も実用化に向けて進んでいる量子コンピューター。さあ、お次はタキオン・コンピューターかな？
Writer
白木 るい子（ぴょんぴょん先生）
１９５５年、大阪生まれ。うお座。
幼少期から学生時代を東京で過ごす。１９７９年東京女子医大卒業。
１９８５年、大分県別府市に移住。
１９８８年、別府市で、はくちょう会クリニックを開業。
以後２６年半、主に漢方診療に携わった。
２０１４年１１月末、クリニック閉院。
現在、豊後高田市で、田舎暮らしをエンジョイしている。
体癖７－３。エニアグラム４番(芸術家)
わかりやすく説明されているけど、次々出てくる物理の専門用語がしろうとには難しい。それに比べて、映像配信の「量子力学」は、難しいこともわかりやすいことばで説明されているので、「量子力学っておもしろい」と思えますよ。