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情報システム
驚愕の量子コンピュータ 日経コンピュータ

［量子コンピュータ2］宇宙一冷たい場所で動く （2/6）

2014/05/20
中田 敦＝日経コンピュータ （筆者執筆記事一覧）
出典：日経コンピュータ　2014年4月17日号 　pp.30-35
（記事は執筆時の情報に基づいており、現在では異なる場合があります）
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　磁束量子の磁場はとても小さいので、「磁束量子パラメトロン（QFP）」で増幅する。増幅した磁場を「超伝導量子干渉計（dc SQUID）」で計測する。量子ビットとQFPはいずれも最初に日本で開発された。

STEP 2：実体は何か

　D-Waveマシンは「実験装置」だ。
　従来型コンピュータとの違いは、D-Waveマシンの中では現実の世界の自然現象と同じ現象が実際に発生することだ。そのために、内部に特殊な磁性体（磁石）である「スピングラス」の模型を実装してある。従来型コンピュータは、自然現象をシミュレーションすることはできるが、実際の現象を発生させることはできない。
　実験装置であるD-Waveマシンで「組み合わせ最適化問題」が解けるのはなぜか。それはD-Waveマシンの誕生の経緯が深く関わっている。

STEP 3：どういう経緯で生まれた？

　D-Waveマシンは東工大の西森教授が考案した「量子アニーリング」がきっかけで生まれた。量子アニーリングは、「自然現象を借用したアルゴリズム」の一つである。
　「自然現象を借用したアルゴリズム」は、従来型コンピュータにおいて「組み合わせ最適化問題」などを効率的に解くために使われている。著名な例の一つが「遺伝的アルゴリズム」だ（図2）。
自然現象の仕組みを借用して、難問を解く
図2●従来のコンピュータで行われている、アルゴリズムに自然現象を借用する例
[画像のクリックで拡大表示]
　遺伝的アルゴリズムではまず、組み合わせ最適化問題という数学上の問題を「生物の遺伝」という自然現象にマッピングする。そして従来型コンピュータの上で生物の遺伝現象をシミュレーションし、遺伝の結果を組み合わせ最適化問題の近似解とみなす。

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