WEBVTT

00:00:00.169 --> 00:00:03.688
人類の持つ技術は長い間

00:00:03.785 --> 00:00:06.334
火と尖った棒だった

00:00:06.573 --> 00:00:10.087
今は発電所や核兵器に変わり

00:00:10.177 --> 00:00:12.657
人の脳は進歩した

00:00:13.072 --> 00:00:17.666
1960年代からは機械が進歩を続け

00:00:17.762 --> 00:00:21.897
年々より小型に より強力になった

00:00:22.357 --> 00:00:25.715
だがここに物理的限界がきた

00:00:25.802 --> 00:00:28.840
小さくなりすぎたのだ

00:00:29.229 --> 00:00:33.147
この問題を基礎から説明していこう

00:00:39.646 --> 00:00:43.908
コンピューターの構成要素は単純だ

00:00:44.010 --> 00:00:48.553
記憶 演算 制御の装置でできている

00:00:48.983 --> 00:00:51.065
中にはチップ モジュール

00:00:51.154 --> 00:00:54.116
論理ゲート トランジスタがある

00:00:54.394 --> 00:00:58.421
トランジスタは単純なスイッチで

00:00:58.518 --> 00:01:03.492
情報を流したり止めたりしている

00:01:03.836 --> 00:01:06.347
情報はビットで表され

00:01:06.450 --> 00:01:08.652
０か１の値を取る

00:01:08.939 --> 00:01:13.026
複数あれば より複雑な情報も表せる

00:01:13.421 --> 00:01:17.964
論理ゲートは単純な演算を行う

00:01:18.063 --> 00:01:20.085
例えばANDゲートは

00:01:20.179 --> 00:01:22.704
全部１だと１を送り

00:01:22.797 --> 00:01:25.279
それ以外は０を送る

00:01:25.559 --> 00:01:29.047
この集まりがモジュールとなり

00:01:29.152 --> 00:01:31.139
足し算ができる

00:01:31.305 --> 00:01:33.703
足し算で掛け算ができ

00:01:33.794 --> 00:01:37.269
掛け算ができれば 何でもできる

00:01:37.375 --> 00:01:40.983
あるのは単純な計算の集まりだ

00:01:41.084 --> 00:01:43.673
７歳の子が集まって

00:01:43.764 --> 00:01:46.340
計算しているようなもの

00:01:46.437 --> 00:01:47.908
だがこれで

00:01:47.998 --> 00:01:51.048
物理学やゼルダが可能になる

00:01:51.208 --> 00:01:53.695
物質が小さくなると

00:01:53.796 --> 00:01:56.327
量子の性質が現れる

00:01:56.511 --> 00:01:59.820
トランジスタは電気のスイッチだ

00:01:59.925 --> 00:02:03.086
電流は電子の動きであり

00:02:03.182 --> 00:02:08.080
スイッチはこの流れを遮断している

00:02:08.269 --> 00:02:11.862
今この大きさは14ナノメートルで

00:02:11.965 --> 00:02:15.553
HIVウイルスの８分の１

00:02:15.645 --> 00:02:18.706
赤血球の500分の１しかない

00:02:18.908 --> 00:02:22.207
この大きさまで小さくなると

00:02:22.295 --> 00:02:25.356
電子はトンネル効果により

00:02:25.459 --> 00:02:28.402
壁をすり抜けてしまう

00:02:28.632 --> 00:02:33.257
量子の世界に通常の物理学は使えず

00:02:33.364 --> 00:02:36.522
機械も使えなくなってしまう

00:02:36.899 --> 00:02:41.372
技術は物理の限界に来たようだ

00:02:41.570 --> 00:02:44.056
この問題を解決するため

00:02:44.160 --> 00:02:47.099
新しい機械が考案された

00:02:47.203 --> 00:02:49.283
量子コンピューターだ

00:02:49.580 --> 00:02:53.154
普通はビットを使うところを

00:02:53.434 --> 00:02:55.909
二つの状態を取れる

00:02:56.015 --> 00:02:58.006
量子ビットを使う

00:02:58.103 --> 00:03:01.131
量子が磁場であると同時に

00:03:01.224 --> 00:03:04.234
粒子であることを利用する

00:03:04.473 --> 00:03:07.449
０と１の状態があり

00:03:07.542 --> 00:03:10.994
これは光子の偏光状態に近い

00:03:11.090 --> 00:03:14.537
量子ビットは一つの状態ではなく

00:03:14.636 --> 00:03:17.727
一度に二つの状態で存在する

00:03:17.836 --> 00:03:20.165
これを重ね合わせと呼ぶ

00:03:20.249 --> 00:03:24.348
光子は偏光板に通した瞬間

00:03:24.440 --> 00:03:28.907
垂直偏光か水平偏光かが決定される

00:03:29.196 --> 00:03:33.305
観測されない限り量子ビットは

00:03:33.403 --> 00:03:37.034
０と１の両方であると考えられ

00:03:37.400 --> 00:03:42.039
特定の状態は観測した瞬間に決まる

00:03:42.279 --> 00:03:44.744
重ね合わせが肝だ

00:03:45.118 --> 00:03:49.661
通常４ビットで情報を表すときは

00:03:49.762 --> 00:03:54.692
16通りあるうちの一つしか使えない

00:03:54.805 --> 00:03:57.341
でも量子ビットを使えば

00:03:57.439 --> 00:04:00.529
16通りすべてを一度に表せる

00:04:00.824 --> 00:04:03.966
この増加は指数関数的だ

00:04:04.402 --> 00:04:08.419
20個使えば100万通りが並列できる

00:04:08.652 --> 00:04:12.736
さらに量子もつれという現象がある

00:04:12.842 --> 00:04:16.861
二つの量子ビットが 離れていても

00:04:16.962 --> 00:04:20.072
同時に同じ状態になる現象だ

00:04:20.498 --> 00:04:23.452
これにより一方を見るだけで

00:04:23.550 --> 00:04:27.502
もう一方の状態を知ることができる

00:04:27.904 --> 00:04:30.920
量子ビットの操作は難しい

00:04:31.016 --> 00:04:32.431
論理ゲートでは

00:04:32.528 --> 00:04:36.416
一つの入力に一つの出力をしていた

00:04:36.500 --> 00:04:40.059
量子ゲートでは入力が回転して

00:04:40.143 --> 00:04:45.154
出力として別の重ね合わせが現れる

00:04:45.259 --> 00:04:48.235
量子ビットに入れた入力が

00:04:48.327 --> 00:04:51.412
量子ゲートを通ってもつれ

00:04:51.517 --> 00:04:53.526
それを観測すると

00:04:53.611 --> 00:04:57.639
重ね合わせが崩れて結果がわかる

00:04:57.899 --> 00:05:00.937
そこでは可能な計算が

00:05:01.045 --> 00:05:04.230
全部同時に行われている

00:05:04.570 --> 00:05:09.018
求めたい結果はその中の一つなので

00:05:09.119 --> 00:05:11.990
それを探し出す苦労がある

00:05:12.635 --> 00:05:16.594
だが量子の性質をうまく利用すれば

00:05:16.698 --> 00:05:20.610
超高速な計算が可能になるだろう

00:05:21.651 --> 00:05:25.523
私たちの生活に量子化は必要ないが

00:05:25.615 --> 00:05:28.535
いくつかの領域では重要だ

00:05:28.652 --> 00:05:30.765
一つはデータベース検索

00:05:30.865 --> 00:05:35.752
普通はすべての要素を参照するが

00:05:35.863 --> 00:05:38.401
量子のアルゴリズムでは

00:05:38.496 --> 00:05:42.083
その平方根の時間で検索できる

00:05:42.649 --> 00:05:46.685
一番大変なのは情報セキュリティだ

00:05:47.053 --> 00:05:49.730
現在 ネットや銀行では

00:05:49.826 --> 00:05:52.904
公開鍵を使う方法によって

00:05:53.008 --> 00:05:56.622
情報を暗号化して守っている

00:05:56.920 --> 00:05:59.899
だが公開鍵は計算すれば

00:06:00.005 --> 00:06:02.168
解読できるものだ

00:06:02.430 --> 00:06:05.391
普通のコンピューターでは

00:06:05.491 --> 00:06:07.896
何年もかかる計算だが

00:06:07.992 --> 00:06:12.006
量子コンピューターを使えば一瞬だ

00:06:12.475 --> 00:06:15.499
シミュレーションにも使える

00:06:15.598 --> 00:06:19.170
膨大な計算が必要な分野であり

00:06:19.273 --> 00:06:23.942
分子構造の解析などに役立つだろう

00:06:24.442 --> 00:06:28.458
量子力学自体の研究にも当然使える

00:06:28.921 --> 00:06:33.908
医学も飛躍的に進歩するだろう

00:06:34.357 --> 00:06:38.449
量子コンピューターは道具ではなく

00:06:38.543 --> 00:06:40.894
革命かもしれない

00:06:41.010 --> 00:06:43.568
技術に限界はあるのか？

00:06:43.671 --> 00:06:46.651
やってみなきゃわからない