古代ナミビアの宝石が未来の量子コンピューターの鍵を握る

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　セント・アンドリューズ大学（スコットランド）をはじめとするグループによると、古代ナミビアの宝石によって紡ぎ出された特殊な光は、光をベースとした量子コンピューター開発の鍵を握っているそうだ。

　同グループは、ナミビアで採取された「酸化銅(I) （Cu2O）」で組成された宝石を使って、これまでで最大の光と物質のハイブリッド粒子「リュードベリ・ポラリトン（Rydberg polaritons）」を作り出すことに成功。

　その成果を『Nature Materials』（2022年4月14日付）で発表した。

光と物質のハイブリッド粒子「リュードベリ・ポラリトン」

　光と物質のハイブリッド粒子であるリュードベリ・ポラリトン（Rydberg polaritons）は、光から物質、物質から光へと連続的に変化する。

　この粒子にとって光と物質はコインの裏表のようなもので、物質面のおかげで互いに相互作用することができる。

　この相互作用は、「量子シミュレーター」という特殊な量子コンピューターを開発する鍵となる。

　量子コンピューターの情報は「量子ビット」として保存される。従来のコンピューターで用いられる「バイナリー・ビット」は、0か1だけで表される。

　ところが量子ビットは0と1いずれか一方だけでなく、0と1を同時に表すことができる。量子コンピューターがはるかに多くの情報を保存し、複数の処理を同時にこなせるのはこのためだ。

　それによってパワフルに作動する量子シミュレーターならば、物理学・化学・生物学など各分野の難問を解くことができるだろう。

　高温超伝導体による高速鉄道の実現、安い肥料による世界の食糧不足問題の解決、タンパク質の折り畳み解明による創薬などなど、これらは量子シミュレーターによって期待される成果のほんの一例だ。

　研究グループの中心人物ハミド・ハディ教授は、「光を使った量子シミュレーターは、科学の聖杯です」と語る。開発の鍵となるリュードベリ・ポラリトンの生成に成功したことで、その実現へ向けて大きく前進したとのことだ。

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合わせ鏡で閉じ込めた光からハイブリッド粒子を生成

　リュードベリ・ポラリトンを生成するには、まず反射率の高い2枚の鏡の間に光を閉じ込めねばならない。それから酸化銅(I) （Cu2O）結晶を薄く磨いて作った厚さ30マイクロメートルの板を鏡に挟む。こうして生成されたリュードベリ・ポラリトンは、従来のものより100倍も大きい。

　なお研究グループは、実験に使われた酸化銅(I) を含む赤銅鉱 をネットオークションサイト「eBay」で購入したとのこと。色の範囲がきわめて狭いリュードベリ・ポラリトンの生成は至難の技だが、素材を手に入れるだけなら簡単だ。

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　研究グループは現在、この生成法を洗練させ、やはり量子シミュレーターに必須の「量子回路」を作成する方法を探っているところだ。

References:Ancient Namibian stone could hold key to future quantum computers / written by hiroching / edited by / parumo

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