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「シュレーディンガーの猫のパラドクス」を解き、光量子コンピュータ実现に挑む | UTOKYO VOICES 040

掲载日:2019年3月4日

UTOKYO VOICES 040 - 大学院工学系研究科 物理工学専攻 教授 古澤 明

大学院工学系研究科 物理工学専攻 教授 古澤 明

「シュレーディンガーの猫のパラドクス」を解き、光量子コンピュータ実现に挑む

古泽の名は、量子情报科学の歴史に刻まれている。

1998年、古泽は世界で初めて量子テレポーテーションに成功した。まるで、ある情报が一旦消えて别の场所で再び现れるように见えることからその名がついた量子テレポーテーション。量子の世界特有の「重ね合わせ」や「もつれ」といった不可思议な现象を自在に操る技が求められる。「サイエンス」誌はこの成功をその年の10大成果に选んだ。

古泽はその后も続けざまに量子情报の歴史を涂り替える大ホームランを飞ばしてきたが、「これまでの人生で一番大きな出来事」と振り返るのが、「シュレーディンガーの猫のパラドクス」を実験で解きつつ量子テレポーテーションに成功したことだ。

「量子の世界では2つの状态が同时に存在する。つまり、2つの状态が『重ね合わせ』になっているというのが量子力学の考え方。しかしそれなら、量子の集合体である猫も重ね合わせ状态になるということになる。それはおかしいだろう、量子力学は间违っているのではないか? という有名な问いかけです」

古泽は量子(光子)の集合体であるレーザー光线を「猫」に见立て、光の波の山と谷が反転したレーザー光线を重ね合わせることで「猫」の重ね合わせ状态を実现。観测が不可能とされる重ね合わせ状态を、量子テレポーテーションすることに成功した。
「その时はもう、结果をもって駆け込んできた学生と狂喜乱舞しましたよ。まさに特大ホームランを打った瞬间でした」
研究室に贴ってあるその时のグラフを见やり、幸せな记忆に颜をほころばせる。成果を记した论文は2011年の「サイエンス」誌に掲载された。

とはいえ古泽が目指しているのは、量子力学の正しさの実証ではない。「僕にとって量子力学はツールに过ぎない」と凉しい颜で言う。

実现したいのは、次世代スーパーコンピュータの能力をもはるかに凌驾する量子コンピュータだ。量子の状态を操る技术はそのために磨いてきたもの。量子コンピュータは1980年には「実现まで100年はかかるだろう」と予言されていた梦のような存在だったが、近年、急速に研究が进み始めた。

ライバルは世界中の研究者に加え、骋辞辞驳濒别や滨叠惭などの巨大公司。相手は巨额の资金をもつ巨人で、こちらは一桁少ない研究费で胜负する。しかし古泽はいかにも楽しげだ。「研究は最高のスポーツですから。胜ち负けを含めて楽しくてしかたないです。スポーツだって、真剣胜负が一番楽しいでしょう?」

だから古泽は常にフルスイングする。叁振は気にしない。それどころか、「ヒットもいらない」と言い切る。

「2~3年で成果が出る、送りバントのような研究をやっていてもブレークスルーは起こせない。物理の世界では圧倒的な一番だけが価値をもつんです。そこそこの结果は存在しないのと同じ。ヒットはホームランの当たり损ないです」

古泽が手がける光量子コンピュータは常温で动かせ、量子もつれを维持しやすいことが强みだが、回路が大规模になるという课题もあった。しかし、つい先ごろこの课题の解决にめどがついた。「これも大ホームランでした」と古泽は笑みを浮かべた。

次なるホームランに向け、古泽はバットを大きく后ろに引く。その肩口には、量子コンピュータ実现に一番近いのは自分の研究だという自信がみなぎっている。

(小物)量子もつれの模型

Memento

量子コンピュータの実现に欠かせない「量子もつれ」の模型。「个々の量子が复数の量子ともつれている状态を図で説明するのは难しいので3顿プリンタで作りました」。研究支援の寄附呼びかけの际にも活跃している。

(直筆コメント)エンジョイ

Maxim

実験は気の远くなるような细かい作业と検証の积み重ね。成功のめどがまるで立たないこともある。でも、それは苦痛ではない。「楽しいから続けられるんです。学生にも、『失败してもいいから楽しめ』と言っています」

プロフィール写真

Profile
古泽明(ふるさわ?あきら)

1986年东京大学大学院工学系研究科修士课程修了后、(株)ニコンで研究所勤务。1991年东京大学大学院にて博士号取得。カリフォルニア工科大学客员研究员、东京大学助教授を経て2007年より现职。1998年に世界初の条件なし量子テレポーテーションに成功。以降、光を用いた大规模汎用量子コンピュータの実现を目指して量子情报科学をリードする成果を上げ続けている。2016年紫綬褒章ほか受赏多数。趣味はスキーとウインドサーフィン。
光量子コンピュータ研究支援基金:

取材日: 2018年12月7日
取材?文/江口絵理、撮影/今村拓马

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