量子コンピュータの「個体差」あるいは「個性」

量子情報技術研究会第40回に行ってきた。九州大学二泊三日。退職後の醍醐味の一つ。心行くまで知りたいことを知るために時間を使える。

懇親会で偶々知り合った或る発表者の「出力乱数の性質からみた量子コンピュータの現状」が面白かった。研究者向けに公開されているIBMの超伝導型量子コンピュータ(IBM 20Q Tokyo)の20個のqubitの一つ一つの「個性」を調べていた。

一般には、もつれ状態にあるqubitは (|0>+|1>)/√2 という状態にあり、観測によってもつれが解けてcollapse(収縮)したあとは確率50%50%で”0”か”1”の値をとる、と考えられている。しかしIBM 20Q Tokyoで実際に2ヶ月間何億回も各qubitを自由に収縮させ観測すると、20個の内16個のqubitが、有意にどちらかに偏って収縮しているという実験結果が得られた。確率50%50%ではなかった。即ち”0″に収縮しやすいqubitだったり、”1″に収縮しやすいqubitだったりする方が普通だった。

古典コンピュータに個体差は無い。つまり同一の問題を同一のプログラムで解く場合、同一仕様でハードが違っても解答が得られるまでの所要時間に違いは出てこない。だから、現在のパソコンは同一仕様の「定価販売」が可能になる。(ただし、誤り訂正に時間をとられると話は違ってくる。そういった「個体差」は古典コンピュータにもあるが、誤り欠陥はごく僅かなので「定価販売」が出来る。)

しかし量子コンピュータは、本質的に「個体差」を持つということが示唆される。同一仕様でも一個一個異なる。即ち或る個体は或る問題を解くのが得意だったり苦手だったりする、ということ。人間の直感は、量子コンピュータの様な動きで生まれているのではないか、ということを改めて考えさせられる。つまり、何かの問題を与えられたときピンと来る人はピンとくるがピンと来ない人はピンと来ないということ。面白かった。

(依然として、実験観測者の個性が反映しているのか、使用した量子コンピュータの個性が反映しているのか、という問題は残っている。これは、有名な解釈問題:対象に依存したrealityに収縮するのか、観測者に依存したrealityに収縮するのか、と関連が深いかも。だとすると超難題。)

他にも「非直交量子状態の完全識別」という話題で2,3件発表があった。こちらは量子脳理論やキリスト教で言う所のdiscernibilityと関連があるかも、と私の妄想(?)は勝手に膨らんだ。これについては機会があったら詳しく述べるつもり。