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量子コンピュータを研究する分野

大学で数学を勉強しています。3年生です。 理系ですが、数学以外化学や物理は苦手で、生物学は勉強したことありません。 で、巷でよく聞く量子コンピュータですが、新聞記事とかでは?しか浮かびません。「0でもあり1でもあり」なんてあるわけないじゃん、と思いつつ、物理の概念ではありうるようなことも書いています。 量子コンピュータを研究する分野は、やはり物理になるんでしょうか? プログラム、と言ってもpythonなんかとは全然ちがうんだろうな、と予想しますが、そういうのを専門に勉強できる学科ってどこになるんでしょうか?

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 たとえば、人間の脳は3次元記憶装置なので、2次元の情報を大量に記憶出来る為に、脳の大きさでも1PB(ペタバイト)=1000兆バイトもの情報が記憶出来ると言われています。量子コンピュータはホログラム記憶が可能で、2次元の情報を重ね合わせて記憶出来るので、さらに大量の情報を記憶出来るようです。情報の演算も重ね合わせの原理を使って、体積ホログラムに記憶されている画像情報から、特定の画像を1回だけの計算で読み出したり、検索したり出来るので、デジタルコンピュータとは全く違う計算速度になります。  たとえば、1万枚の画像から1枚の画像に最も近似している画像を選び出すとすれば、デジタルコンピュータでは非常に時間がかかる検索しか出来ませんが、量子コンピュータでは1回の計算で結果が出るので高速です。人間の脳は超並列計算をおこなっているので、これも数秒ぐらいの計算で結果が出ます。人の顔を見た時に、すぐに誰かがわかるのは、これが原因で、量子コンピュータでも同じぐらいの速度で照合出来ますが、デジタルコンピュータは顔情報が多いと時間がかかります。人間や量子コンピュータは顔情報が多くても、計算速度は同じです。  このように、情報量が多くなるほど処理が遅くなるデジタルコンピュータとは違い、情報量が増えても計算速度が変わらない量子コンピュータに注目が集まっているわけです。

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素人/リケロ(理系老人)の意見です。新聞記事で気になることがあったら、単行本を買って見ることです。例えば、「光の量子コンピュータ」集英社インターナショナルという本があります。量子コンピューターそのものことだけではなく、研究開発のやり方、外国の研究社との交流などについても書いてあります。新しいものを研究するには、新しい道具/機械/その部品がなくては出来ませんね。著者は、「工学部、物理工学科」のご出身です。最近、理学部と工学部の境がなくなってきたと感じます。 1.人間の直感と異なる概念「0でもあり1でもあり」をどう受け入れるかという問題。 2.フォン・ノイマン型コンピューターとの違い。計算速度だけではありません。消費電力の差という現実的な問題もあります。 3.量子コンピューターの分類。電子は量子の一種です。光子も量子です。だから光の量子コンピューター!! こんな事を「分かったようなつもりで」どんどん読んでゆけば、およその概念が掴めるでしょう。私のような老人でもやっています。若者なら大丈夫です。しかも数学科でしょう。数学といっても幅広い学問です。中ではどのような分野を学んでおられますか。

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物理学の中の、量子力学、量子物理学という分野で良いのでは? 量子物理学の中に、量子コンピュータに関連する理論が有るようです。 「1、0」とは「ON、OFF」という表現に置き換えられます。 現在のコンピュータは「ONはONの状態」という「一面」的な解釈で成り立ってます。 量子コンピュータは『(ONとOFFというより)「+」と「-」の両面が重複して存在する状態』という解釈によって成り立つようです。 基本的には「+」計算の裏側には「-」計算が同時に、そのうえ重複して存在している状態。 つまり従来のコンピュータが「1枚の紙の1面」上で「何度」も計算を繰り返すのに比べ、 量子コンピュータは「1冊の本全体」で1「枚」ではなく何百「ページ」もの計算を「1度」で行ってしまう。 それが量子という物理分野の理論応用で可能になった。 …こういう説明なら、文系の解釈で理解も可能だろうと思います。 更に、物理は数学によって成り立っているものです。 「大学で数学」 …それなら教授に相談を願い出れば、何某かの指針くらいは示してもらえるんじゃないでしょうか。

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