量子コンピュータ
イオントラップを用いる量子コンピュータでは、レーザー冷却によってイオンの捕捉とマニピュレーションを行なう。 国内では阪大にて量子シミュレータ・量子コンピュータに向けた研究がなされている。
ショアのアルゴリズム(英語版)(英: Shor's factorizationとも)とは、素因数分解問題を高速に(多項式時間で)解くことができるアルゴリズムのことである。いまのところ古典コンピュータでは非現実的な時間(分解したい整数の桁数についての準指数時間)で解くアルゴリズムしか知られていない。1994年にピーター・ショアによって発見された。ショアは本件で、ネヴァンリンナ賞とゲーデル賞を受賞した。
2001年12月にIBMアルマデン研究所にて7量子ビットの量子コンピュータで15 (= 3×5) の素因数分解に成功した(Nature, 12月20日発行号)。
アルゴリズムを少し変更することで離散対数問題(DLP, ElGamal暗号や楕円曲線暗号の安全性の根拠)も多項式時間で解くことができる。このアルゴリズムの基本的なアイデアを拡張したものが、可換隠れ部分群問題についての量子アルゴリズムである。現在は、これをさらに非可換隠れ部分群問題に拡張する研究が進展している。
ショアのアルゴリズムは、量子コンピュータが離散フーリエ変換を高速に実行できることを用いている。また、アルゴリズム全体は確率的 (BQP) であるので、正しい答えが得られるまで、何度も試行をする必要がある。
整数 N を素因数分解するにあたり、a は N に対して素な整数として、a の mod N に関する位数、min{x > 0|a = 1 (mod N)} を求める。
Jiannis K. Pachos: "Introduction to Topological Quantum Computation"、Cambridge Univ. Press,ISBN 978-1107005044(2012年4月12日)。
G.ベネンティ、G.ガザーティ、G.ストゥリーニ、廣岡一 (訳):「量子計算と量子情報の原理」、丸善出版、ISBN 978-4621062272(2012年6月5日)。※2009年5月にシュプリンガージャパンから出た本の再刊行。
石坂智、小川朋宏、河内亮周、木村元、林正人:「量子情報科学入門」、共立出版、ISBN 978-4320122994 (2012年6月10日)。
ジョン・グリビン、松浦俊輔 (訳):「シュレーディンガーの猫、量子コンピュータになる。」、青土社、ISBN 978-4791767717 (2014年3月20日)。
情報処理学会(編): 情報処理2014年7月号別刷「《特集》量子コンピュータ」、情報処理学会、ISBN 978-4907626013(2014年6月15日)。
Eleanor G. Rieffel、Wolfgang H. Polak: "Quantum Computing: A Gentle Introduction"、MIT Press、ISBN 978-0262526678(2014年8月29日)。
中山茂:「量子アルゴリズム」、技報堂出版、ISBN 978-4765533430 (2014年10月1日)。
Richard J. Lipton、Kenneth W.
国内では横浜国立大学、京都大学が主な研究拠点であり、窒素空孔欠陥を用いた量子メディア変換・量子情報処理の実験が行われている。また慶応義塾大学 では、シリコン中の核スピンを用いた量子情報処理実験が行われている。
開発は、量子コンピューター研究における日本の第一人者で理化学研究所センター長の中村泰信、および国内企業などからなる研究グループである。理研は、初号機の公開が改善や性能の向上につながると期待している。 理化学研究所センター長、中村泰信の談話
中村は開発の意義について「大規模な量子コンピューターの実現はチャレンジングな課題で、世界的に見てもまだまだハードルが高い技術だ。開発は長いレースになるので、われわれが技術的に貢献する余地は十分ある」と話している。 理化学研究所の初号機は3月27日から本格稼働し、当面は、共同で研究する契約を結んだ大学や企業の研究者に利用してもらい、さらなる改良や関連するソフトウエア開発などを加速させたい考えである。 ただし、公開後もすぐに実用化できるわけではなく、量子ビットは不安定で、計算中に誤りを起こしてしまうため、誤りを自ら訂正するには膨大な量子ビットが必要で、実用化の大きな課題となっている。