現代物理学に自信ニキ来てくれ

1 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:56:34.61 ID:eI9mVbQB0.net

量子コンピューターに使う量子ビットってあるやん？あれって具体的にどういう回路なん？

2 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:56:59.22 ID:eI9mVbQB0.net

ググっても出てこなくて困っとるんや

3 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:57:14.71 ID:optXrUg10.net

簡単に言うとパイの実みたいに重ねてるんや

4 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:57:19.12 ID:+vSDz1/40.net

実装上？
カナダの企業のは超低温化でリングに電流流してるはず

5 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:57:26.98 ID:eI9mVbQB0.net

保守

6 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:57:43.08 ID:oan8kwFk0.net

ゆらぎの状態を利用して1でもあるし0でもあるステータスで計算にかけるんや

7 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:57:45.75 ID:tpZ7wjXeM.net

1と0の計算だったのを0.3とか0.7とかの結果を出せるようになる

8 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:57:46.56 ID:eI9mVbQB0.net

トンネル使っとるんか？

9 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:58:05.21 ID:eI9mVbQB0.net

ランダムな結果を出す回路が思いつかんのや

10 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:58:37.67 ID:oan8kwFk0.net

ハードウェアの話か？

11 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:58:39.53 ID:eI9mVbQB0.net

>>4
自分で作るってなった時にどう作るかのイメージが湧かんのや

12 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:58:45.09 ID:gGGLZKwza.net

>>9
ジャグラーの擬似乱数使ってるんや

13 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:58:52.80 ID:IYq2Zf3Ad.net

マインクラフトで量子コンピュータ作ってみたって動画見たら参考になると思うよ

14 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:59:11.92 ID:eI9mVbQB0.net

>>7
その結果を具体的にどう作っとるのか教えてほしい

15 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:59:37.02 ID:eI9mVbQB0.net

>>13
サンガツ、見てみるわ

16 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 16:59:43.26 ID:AVSKaFam0.net

ここまで全部ふわふわ表現で草

17 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:00:13.32 ID:+vSDz1/40.net

>>11
超低温化での電流はどっち向きに流れているかが重ね合わせになってるらしいのだ
それを利用しているみたい

18 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:00:24.19 ID:IYq2Zf3Ad.net

https://youtu.be/7fNHPTYMU74
これ

19 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:00:42.93 ID:OS7Dd8UP0.net

二次元のアニ豚を3次元の政治豚が見下すようなもんやな

20 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:01:50.65 ID:eI9mVbQB0.net

>>12
ググった感じあんまりちゃんとした言葉に思えないんやけどそれで合ってる？

21 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:02:17.42 ID:optXrUg10.net

ミルフィーユ構造をイメージしろ

22 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:02:40.04 ID:eI9mVbQB0.net

>>17
超伝導転移しとるからか？

23 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:03:28.00 ID:eI9mVbQB0.net

>>18
ほんまありがとやで

24 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:03:32.06 ID:IYq2Zf3Ad.net

>>16
電子の分布を表現する時の方法とかめっちゃふわふわだしそういうもんじゃろ

25 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:03:35.47 ID:vD+tCK470.net

京大理学部物理学第一教室出身のワイが来たやで

26 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:03:50.13 ID:TcnEtxcP0.net

なんでもええねんけど
例えば1個1個の電子を使うという発想もある

27 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:04:03.20 ID:eI9mVbQB0.net

>>25
底辺物理学科のワイにぜひ教えてくれや

28 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:04:58.81 ID:vD+tCK470.net

>>27
ブラケットはわかるか？

29 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:05:04.00 ID:clVX5tjF0.net

低学歴板なんJで聞くな

30 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:05:18.97 ID:eI9mVbQB0.net

>>21
量子力学的重ね合わせのこと言っとるんか？
具体的にどう作るんや？

31 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:05:23.37 ID:8mq35Caa0.net

素因数分解が早く出来るのはなんでや

32 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:06:15.22 ID:08Xab1jIa.net

>>22
そう
抵抗がゼロ
カロリーゼロ

33 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:06:20.37 ID:eI9mVbQB0.net

>>28
積分省略した便利な記号くらいのイメージ

34 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:07:13.06 ID:dc2X54jCa.net

朝方の質問スレに同じ質問があったな

35 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:07:13.99 ID:eI9mVbQB0.net

>>29
藁にもすがるってやつやで

36 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:07:34.81 ID:0qjt8QfBM.net

あれスピンの向きちゃうの？
前世わからんけど

37 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:07:47.23 ID:0qjt8QfBM.net

全然

38 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:08:37.59 ID:08Xab1jIa.net

>>36
古典系のイジングスピンと同じだね

39 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:08:46.44 ID:eI9mVbQB0.net

>>36
物理的な原理はなんとなく想像つくんやけど、それをデバイスとしてどう実装してるのかがわかんないんや

40 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:09:53.41 ID:eI9mVbQB0.net

もう出て来んかな

41 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:10:10.56 ID:eI9mVbQB0.net

とりあえずマイクラの動画見てみるわ

42 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:10:11.25 ID:vD+tCK470.net

>>22
超伝導状態ってクーパー電子対がボース凝集して、巨視的な量子状態が発現しとる状態やからな

巨視的電流でもケットベクトルで表現できて、重ね合わせもできるんや

43 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:10:34.71 ID:0qjt8QfBM.net

>>39
。それを実現しているものがトランズモン量子ビットです。少し専門的にいうと、これはLC共振回路のコイルをジョセフソン接合と呼ばれる超伝導体を弱く結合した素子に置き換えることでエネルギー準位を離散化させています。以下に概略図を示します。（表示している式はLC共振回路のエネルギー式です。ばつ印がジョセフソン接合です。）

44 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:11:07.69 ID:0qjt8QfBM.net

全然わからーん
回路はやったことあるけど

45 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:11:42.78 ID:0qjt8QfBM.net

https://qiita-user-contents.imgix.net/https%3A%2F%2Fqiita-image-store.s3.amazonaws.com%2F0%2F321358%2F9ddb0259-fba3-f7ec-cc86-dcaacaf1ad98.png

46 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:12:01.85 ID:0qjt8QfBM.net

このようにして超伝導体特有の性質を使ったジョセフソン接合を用いて、離散化準位を実現し、その中で特定の２つの準位を使って量子計算をすることができます。

ではこの人工原子（ここではトランズモン）の量子状態をどう制御するのか。ここもきちんと理解するにはかなり難しい物理を理解する必要があるので、名前とイメージだけお伝えすると、（空洞）共振器量子電磁力学（c-QED: Cavity Quantum ElectroDynamics）と呼ばれるものを応用します。共振器内においた単一原子と、共振器内の光子（≒電場）との相互作用を用いて量子状態を制御します。今ではこれを２次元系に応用して使われる方が集積性に優れるとのことでよく使われています。

47 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:12:25.52 ID:0qjt8QfBM.net

このトランズモン量子ビットは発見当初のコヒーレンス時間（＝情報の保存時間、計算可能時間）が１nsとかなり短かかったのですが、数々の研究を経て、最近では100μs程度まで改善され、一気に実用化が現実味を帯びています。[5] 確かgoogleやIBMが研究しているのは、もはやこの物理現象ではなく、このトランズモン量子ビットの集積化がメインだったかと思います。今のコンピューターもトランジスタの集積化が成功したことが一気に広がっていった一因だったので、もしこれが実現できれば量子コンピューターの実現にさらに近づきます。

実はこの超伝導量子ビットを最初に発見・提唱したのは日本人です。（当初NEC基礎研究所の中村さん、蔡さん。）

48 ：風吹けば名無し：2020/11/22(日) 17:12:42.57 ID:0qjt8QfBM.net

量子コンピューターの実用化が現実みを帯びてきたと言いましたが、まだまだ課題も多いです。よく言われる課題がまず「コヒーレンス時間」です。先ほども触れて少しずつ改善はしてきましたが、これは長ければ長いほど優位なのはいうまでもありません。特に量子コンピューターには「量子誤り」という課題もありこの「誤り訂正」をするための時間も必要です。（従来のコンピューターにも誤り訂正はあります。）
また、超伝導は基本的に極低温で動作します。数mK（ミリケルビン）から高くても数十K（ケルビン）程度です。これは、一般的に使われる表記にすると、ー270度程度の絶対零度付近の領域の話です。もちろん原理的に極低温で動作させないとノイズ（黒体放射によるフォトンなど）が多いのはありますが、冷却コストが大きいことは実用化を阻む要因になります。