メモ

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量子ビットは「ミニ宇宙」　計算理論と時空、連関も （中島林彦） 日経 2021年7月29日 2:00 [有料会員限定]

次世代の計算機である量子コンピューターが、宇宙の成り立ちを研究する理論物理学者の注目を集めている。宇宙の最も基本的な要素である時空（時間と空間）が、量子コンピューターで扱う「量子ビット」や「量子もつれ」と呼ばれる現象と深いつながりがある可能性が出てきたからだ。

現在の計算機が「0」か「1」のビットという単位で情報を表すのに対し、量子コンピューターは0と1を重ね合わせた「量子ビット」を単位に計算する。一方、最先端の物理学の理論である超弦理論の研究から、1つの量子ビットは超微小なミニ宇宙の時空であるとの見方が出てきた。

超弦理論は万物の根源は超微小の「ひも」であるとする理論で、ひもの振動の仕方の違いが、物質と力を担う素粒子の種類の違いに対応すると考える。重力を扱う相対性理論と、微小世界での物質の振る舞いを説明する量子力学を統合する究極の理論の有力候補だ。

実際の宇宙は量子ビットのミニ宇宙とは比較にならないほど巨大だが、超弦理論の研究によれば、無数のミニ宇宙が網目のように結びついて、1つの巨大な宇宙の時空が形成されることになる。

ここでミニ宇宙同士を結び付ける役割を果たすのが、「量子もつれ」と呼ばれる量子力学的な現象だ。量子もつれで結びついた量子ビットはコインの表裏のような関係になり、一方の量子ビットが0であれば他方は1になる。

つづく