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量子コンピュータで時間逆転を実証、熱力学第2法則に挑戦

モスクワ物理技術大学の研究者たちが、2量子ビットと3量子ビットの量子コンピュータで、熱力学的時間の矢とは逆方向に進む量子状態を作り出すことに成功しました。これは熱力学第2法則(閉じた系のエントロピーは増大する)に見える形での違反です。

4段階の実験

  1. 秩序:各量子ビットを基底状態(0)に初期化
  2. 劣化:「進化プログラム」で量子ビットを0/1の重ね合わせへ(カオス化)
  3. 時間逆転:独自アルゴリズムで系を時間反転させ、カオスから秩序へ
  4. 再生:再び進化プログラムを実行し、初期状態へ巻き戻し

結果と意義

2量子ビットで85%、3量子ビットで50%の成功率(誤差は現行量子コンピュータの欠陥由来)。この時間逆転アルゴリズムは、将来的に量子コンピュータの精度向上、ソフトウェアテスト、エラー・ノイズ低減に応用可能です。O(N)ゲートより効率的な量子アルゴリズムでの時間逆転が可能か、次の課題です。

参考文献: arXiv:1712.10057 | MIPT

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