Quantum Computers Explained – Limits of Human Technology
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0:00 - 0:04人類の持つ技術は長い間
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0:04 - 0:06火と尖った棒だった
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0:07 - 0:10今は発電所や核兵器に変わり
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0:10 - 0:13人の脳は進歩した
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0:13 - 0:181960年代からは機械が進歩を続け
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0:18 - 0:22年々より小型に より強力になった
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0:22 - 0:26だがここに物理的限界がきた
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0:26 - 0:29小さくなりすぎたのだ
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0:29 - 0:33この問題を基礎から説明していこう
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0:40 - 0:44コンピューターの構成要素は単純だ
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0:44 - 0:49記憶 演算 制御の装置でできている
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0:49 - 0:51中にはチップ モジュール
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0:51 - 0:54論理ゲート トランジスタがある
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0:54 - 0:58トランジスタは単純なスイッチで
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0:59 - 1:03情報を流したり止めたりしている
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1:04 - 1:06情報はビットで表され
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1:06 - 1:09０か１の値を取る
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1:09 - 1:13複数あれば より複雑な情報も表せる
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1:13 - 1:18論理ゲートは単純な演算を行う
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1:18 - 1:20例えばANDゲートは
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1:20 - 1:23全部１だと１を送り
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1:23 - 1:25それ以外は０を送る
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1:26 - 1:29この集まりがモジュールとなり
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1:29 - 1:31足し算ができる
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1:31 - 1:34足し算で掛け算ができ
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1:34 - 1:37掛け算ができれば 何でもできる
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1:37 - 1:41あるのは単純な計算の集まりだ
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1:41 - 1:44７歳の子が集まって
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1:44 - 1:46計算しているようなもの
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1:46 - 1:48だがこれで
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1:48 - 1:51物理学やゼルダが可能になる
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1:51 - 1:54物質が小さくなると
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1:54 - 1:56量子の性質が現れる
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1:57 - 2:00トランジスタは電気のスイッチだ
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2:00 - 2:03電流は電子の動きであり
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2:03 - 2:08スイッチはこの流れを遮断している
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2:08 - 2:12今この大きさは14ナノメートルで
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2:12 - 2:16HIVウイルスの８分の１
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2:16 - 2:19赤血球の500分の１しかない
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2:19 - 2:22この大きさまで小さくなると
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2:22 - 2:25電子はトンネル効果により
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2:25 - 2:28壁をすり抜けてしまう
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2:29 - 2:33量子の世界に通常の物理学は使えず
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2:33 - 2:37機械も使えなくなってしまう
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2:37 - 2:41技術は物理の限界に来たようだ
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2:42 - 2:44この問題を解決するため
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2:44 - 2:47新しい機械が考案された
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2:47 - 2:49量子コンピューターだ
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2:50 - 2:53普通はビットを使うところを
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2:53 - 2:56二つの状態を取れる
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2:56 - 2:58量子ビットを使う
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2:58 - 3:01量子が磁場であると同時に
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3:01 - 3:04粒子であることを利用する
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3:04 - 3:07０と１の状態があり
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3:08 - 3:11これは光子の偏光状態に近い
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3:11 - 3:15量子ビットは一つの状態ではなく
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3:15 - 3:18一度に二つの状態で存在する
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3:18 - 3:20これを重ね合わせと呼ぶ
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3:20 - 3:24光子は偏光板に通した瞬間
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3:24 - 3:29垂直偏光か水平偏光かが決定される
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3:29 - 3:33観測されない限り量子ビットは
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3:33 - 3:37０と１の両方であると考えられ
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3:37 - 3:42特定の状態は観測した瞬間に決まる
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3:42 - 3:45重ね合わせが肝だ
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3:45 - 3:50通常４ビットで情報を表すときは
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3:50 - 3:5516通りあるうちの一つしか使えない
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3:55 - 3:57でも量子ビットを使えば
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3:57 - 4:0116通りすべてを一度に表せる
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4:01 - 4:04この増加は指数関数的だ
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4:04 - 4:0820個使えば100万通りが並列できる
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4:09 - 4:13さらに量子もつれという現象がある
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4:13 - 4:17二つの量子ビットが 離れていても
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4:17 - 4:20同時に同じ状態になる現象だ
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4:20 - 4:23これにより一方を見るだけで
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4:24 - 4:28もう一方の状態を知ることができる
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4:28 - 4:31量子ビットの操作は難しい
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4:31 - 4:32論理ゲートでは
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4:33 - 4:36一つの入力に一つの出力をしていた
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4:36 - 4:40量子ゲートでは入力が回転して
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4:40 - 4:45出力として別の重ね合わせが現れる
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4:45 - 4:48量子ビットに入れた入力が
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4:48 - 4:51量子ゲートを通ってもつれ
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4:52 - 4:54それを観測すると
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4:54 - 4:58重ね合わせが崩れて結果がわかる
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4:58 - 5:01そこでは可能な計算が
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5:01 - 5:04全部同時に行われている
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5:05 - 5:09求めたい結果はその中の一つなので
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5:09 - 5:12それを探し出す苦労がある
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5:13 - 5:17だが量子の性質をうまく利用すれば
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5:17 - 5:21超高速な計算が可能になるだろう
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5:22 - 5:26私たちの生活に量子化は必要ないが
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5:26 - 5:29いくつかの領域では重要だ
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5:29 - 5:31一つはデータベース検索
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5:31 - 5:36普通はすべての要素を参照するが
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5:36 - 5:38量子のアルゴリズムでは
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5:38 - 5:42その平方根の時間で検索できる
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5:43 - 5:47一番大変なのは情報セキュリティだ
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5:47 - 5:50現在 ネットや銀行では
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5:50 - 5:53公開鍵を使う方法によって
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5:53 - 5:57情報を暗号化して守っている
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5:57 - 6:00だが公開鍵は計算すれば
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6:00 - 6:02解読できるものだ
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6:02 - 6:05普通のコンピューターでは
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6:05 - 6:08何年もかかる計算だが
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6:08 - 6:12量子コンピューターを使えば一瞬だ
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6:12 - 6:15シミュレーションにも使える
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6:16 - 6:19膨大な計算が必要な分野であり
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6:19 - 6:24分子構造の解析などに役立つだろう
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6:24 - 6:28量子力学自体の研究にも当然使える
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6:29 - 6:34医学も飛躍的に進歩するだろう
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6:34 - 6:38量子コンピューターは道具ではなく
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6:39 - 6:41革命かもしれない
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6:41 - 6:44技術に限界はあるのか？
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6:44 - 6:47やってみなきゃわからない
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