量子コンピュータのハードウェア
光子を量子ビットに使う光量子方式の特徴として、正しいものはどれか。
- A光子は周囲の影響を受けにくく室温でも伝わるが、光子どうしはほとんど相互作用しないので、2量子ビットの操作を測定と組み合わせた確率的な方法などで実現する必要がある
- B光子どうしは互いに強く相互作用するので、2量子ビットゲートを確実に行えることが最大の利点である
- C光子は伝わる途中で失われることがないので、光の損失を考える必要がない
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正解：A. 光子は周囲の影響を受けにくく室温でも伝わるが、光子どうしはほとんど相互作用しないので、2量子ビットの操作を測定と組み合わせた確率的な方法などで実現する必要がある
光子は周囲と相互作用しにくく、室温でも量子状態を保ったまま光ファイバや導波路を伝わるので、量子通信との相性もよい方式です。一方、光子どうしはほとんど相互作用しないので、2量子ビットの操作は、補助の光子と測定を組み合わせた確率的な方法や、多数の光子のもつれた状態を用意して測定で計算を進める方式などで実現します。光子の損失はそのまま誤りになるので、損失の小さい光回路と、効率の高い単一光子源・検出器が鍵です。検出器には極低温で動く超伝導ナノワイヤ単一光子検出器(SNSPD)がよく使われ、光回路にはシリコンフォトニクスの製造技術を活かせると期待されています。
- A. 正しい。光子どうしの相互作用が弱いことが、2量子ビットの操作の難しさです。
- B. 逆です。光子どうしの相互作用は非常に弱く、それが2量子ビットゲートを難しくしています。
- C. 光の損失は、光量子方式の最も大きな課題の1つです。