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量子コンピュータの今 [日記]

量子学を学んでいる訳ではないので知識や説明が浅い所はご容赦下さい。
NHKのサイエンス番組を見た感想やまとめです。

一昔前まで夢のコンピュータと言われた「量子コンピュータ」が開発されています。
今のコンピュータはトランジスタの電気信号のオン・オフを「1」「0」という記号(二進法)で計算させていて、現在最速のスーパコンピュータで2の20乗程度の計算(因数分解)ができます。
なぜ因数分解なのかというと、今のセキュリティは、「錠前」と「鍵」という例え方をされますが、「錠前」が因数分解の問題で「鍵」が答え『解』なのです。「錠前」は公開され「鍵」は使う本人が持っています。この『解』が特定されるとセキュリティが突破される事になります。何万桁もある錠前を想像してみて下さい。
今、セキュリティーで問題になっているのは、パスワードが盗まれてしまうという問題で、『解』が突破されている訳では無いという事です。

現在、RSA暗号と楕円曲線暗号の2種類があり、インターネットでは「RSA暗号2048ビット」以上推奨、電子パスポートでは「224ビット」を使用。「RSA暗号2048ビット」をスーパーコンピュータ『京』での暗号解読時間が16億年という暗号です。(理論値です)
量子コンピューターは、この計算が遥かに速いので、今のセキュリティーが簡単に突破されてしまうと言われています。

「量子コンピュータ」は、超伝導の臨界温度を使い「0」「1」をレーザー波形(電子や光子)で作り、更に「0と1の重ね合わせ状態の波形」を作る事で無数の状態を作り出し、演算に活かすコンピューターの事を言います。「重ね合わせ状態」は、よく「シュレディンガーの猫」という説明がされます。

通常のコンピュータで例えば3ビット分の計算を行う場合、「111」「110」「101」「100」「011」「010」「001」「000」と8種類の情報を作り、処理も8回必要になります。ところが、「0」でも「1」でもある状態を表せる量子コンピュータなら、この処理は1回。速度は8倍です。これが30ビット分の情報処理になれば、組み合わせは一気に増えて10億通りにもなります。ところがこの場合も量子コンピュータなら処理は1回。処理する情報量が多くなればなるほど計算速度に差が出るのです。

現在、50量子ビットまで成功していて、これは2の50乗程度の計算ができます。従来の因数分解ではなく、より複雑な多次元の「格子問題」を解く事でセキュリティーを構築しようとしていて、関係者向けにクラウド上で公開され、世界の数学者などが検証し、そのリソースを開発に使っている様です。

従来のコンピュータにあるようなCPUやメモリーなどの記憶装置はありません。
絶対零度まで冷やした箱の中は、電気的な抵抗がない状態=超電導状態で、縦横1センチ四方のチップに特殊な金属のリングを焼き付けた「量子ビット」が、従来のコンピュータでは達成できなかった超高速の計算を実現します。

量子コンピュータはAIやビックデータの解析にも強いと言われています。
この量子コンピュータが人の暮らしや社会をどう変えて行くのか、動向を見守りたいですね。
タグ:PC
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