http://hotwired.goo.ne.jp/news/20051005301.html



「光の保存」に成功、

量子コンピューター実現に向け前進



オーストラリアの物理学者チームが、

光を結晶の中に一時「止めておく」ことに成功した。



この成果は、量子コンピューターの開発に役立つ可能性がある。





オーストラリアのキャンベラにあるオーストラリア国立大学の研究チームは、

特殊な結晶の中にレーザー光のパルスを1秒以上捕獲することに成功した。



秒速30万キロメートルの光を秒速わずか数百メートルにまで遅くしたことになる。





この成功自体も世界新記録だが、

研究チームがさらに歓喜したのは、

保存した光を呼び出すことができたという点だ。



これは量子コンピューティングに向けた重要な一歩となるかもしれない。





オーストラリア国立大学レーザー物理学センターのマシュー・セラーズ博士は、

「われわれがここで成し遂げたのは、

量子メモリの創造だ」と語る。





セラーズ博士によると、

結晶に閉じ込めたとき光の持つ量子的な情報が結晶に移され、

その後、

光を解放すると、

情報が再び光に戻されるという。





「デジタル情報を光のパルスで表現できる。



この光のパルスを非常に長い時間にわたって保存できれば、

量子規模で動作するメモリが実現する」と、

セラーズ博士は説明する。





光を遅くするために、

研究チームはプラセオジムという希土類元素を添加したケイ酸塩の結晶を使用した。



セラーズ博士によると、

この結晶に照射されたレーザー光のパルスは、

通常は吸収され、

通過することはないという。



ところが、

第2のレーザーを加えると結晶が透明になり、

最初のレーザー光が通過するようになった。





第2のレーザーを遮断すると、

第1の光パルスが捕獲され、

光を保存することができた。



そして第2のレーザーを再び結晶に当てると、

捕獲されていた光パルスが解放された。





これを応用すれば、

電子の代わりに光子を使って情報を処理できる。



あらゆる素粒子と同様、光子は『スピン』を持っている。スピンによって、

それぞれの光子は羅針盤の針のように固有の方向に向く。



スピンは上向きまたは下向きにでき、

これによって1または0を表現する。



スピンの向きを変えることは、小さなトランジスターをオンまたはオフに切り替えるのと同様の効果をもつ。





ところが、量子力学の不思議な世界では、

光子のような粒子が驚くべき振る舞いを示す。



上向きスピンと下向きスピンが同時に存在し、

この状態は観測や測定がされるまで保たれる。



「量子重ね合わせ」と呼ばれるこうした状態を利用するために、従来のビットに代わる、

キュービット(qubit：量子ビット)という情報単位が提案されている。





量子システムの並外れた処理能力は、

まさにこの量子重ね合わせの状態がもたらすものだ。



キュービットは複数の値を一度に表現できるため、

量子システムは従来のコンピューターシステムよりも桁違いに効率が高い。



わずか40キュービットが今日のスーパーコンピューターの能力に相当するほどだ。





カナダのオンタリオ州にあるウォータールー大学量子コンピューティング研究所のレイモンド・ラフラム所長は、

「われわれは今、

ほんの数キュービットからさらに多くへと移行する節目にいる」と語る。



「だが、

概念的な観点からみれば、

われわれは自然の新たな力を学んでいるところだと言える」





量子コンピューターは、

量子力学の力を引き出し、

複雑な数学演算??暗号技術において考えられるかぎり最も複雑な暗号の解読など??を目にも留まらぬ速さで処理することになりそうだ。





「暗号解読の処理や情報セキュリティーの改良に広く応用されるだろう。



国家安全保障局(NSA)などの機関が、

量子システムの構築に強い関心を寄せている」と、

ラフラム所長は語る。





ラフラム所長は、

量子技術がまだごく初期の段階にあることを認めながらも、

オーストラリア国立大学による量子メモリ実験の成功を「画期的な出来事」と表現し、

将来に向けた着実な進歩を夢に描いている。





「19世紀は産業の時代だった。



20世紀は情報の時代だともてはやされた。



21世紀は量子の時代になると信じている」と、

ラフラム所長は語った。