週刊リョーシカ！

2008-10-10掲載
さて今週は、いよいよ量子計算の心臓部、ユニタリー変換へと話を進めてまいりますよ。今回もわかる／わからないという軸で考えると、なかなかキビシイ、かも。けれども、リョーシを考える場合にはわからない時はほうっておく、これがコツです。そして、わからないところは無理にわかろうとしない。「なぜなら間違うから」とリョーシカは言います。折しもノーベル物理学賞のニュースが飛び交っていますが、かのアインシュタインでさえわからなかったのが量子ですから、「わからない」を、さほど怖れることもないはず。しかも、当時に比べると、かなり解明されていますよ。というわけで、今週はユニタリー変換です。ゆっくりまいりましょうか。
	もうこれだけリョーシのことやってきたんだから、手っ取り早く教えて！なんて言わないんですけれどもね……
	はい。
	だけども「ユニタリー変換」って何なのか？　ひとことで！って言いたくもなります。
	やはり、言葉だけで説明するのは難しいですねえ。
	なんかぐちゃぐちゃしたもの、と思うと、化学変化のようなものというイメージにもなるんだけどきっと違うんですよね？
	全然違います。
	がっくり。じゃ、たとえば概念図を描いたら、イメージ的には、こんな感じ？

	まず最初に初期化した量子ビットをたくさん用意して、ユニタリー変換して、で最後に測定を1回すれば、量子計算のできあがり！
	ふむふむ。量子計算では、演算につれて量子の状態が、ヒルベルト空間内を動いていきます。この状態は、ヒルベルト空間上の点として表すことができます。そしてこれらの点ひとつひとつがベクトルです。
	でた！　ベクトル。でもこれ、第45週でやりました。
	その通りです。初期化した状態から、 1回だけ測定するまでの間、状態が移動していく。この時間発展がユニタリー変換です。
	そしてヒルベルト空間ではいろんな可能性が同時に起こっているから並列計算になる！？
	はい。時間発展は答えへ向かって進行していきます。そして最終的にひとつの解を得るわけです。ついでに、量子計算のモデルは時間発展だと言いましたが、この時間発展は、可逆です。古典計算ではふつう時間に対して可逆ではないのでそういった違いもあると言えます。
	ふむむ。
	ところで、このユニタリー変換にはもう一つ重要な特徴がありましたよ。ユニタリー変換が進行している間してはいけないこと、それは何でしたか？
	えっと、ええとーっと。それはたぶんですね、あっ、わかった！「見ちゃダメ」でしょう？だって量子性が壊れるもん。（第45週を参照）

	そうか。こう見てくるとユニタリー変換っていうのは、確かに量子を活用した、これまでとは全く違う、計算のやり方なんですねえ。
	その調子で、来週もいきましょうか。
	えっ！あれっ？
（つづく）
実は今週も、リョーシカは海外出張中。ところでこの渡航中に、量子の教科書づくりが大詰めを迎えているそうなんです。教科書というぐらいですから大学生の方なんかが読むものなのですがあ、これ『週刊リョーシカ！』で読んだ！という箇所がいろいろ出てきます。ちなみにこの教科書は来年1月に刊行予定。リョーシ猫のわたしも今から楽しみでございます。とはいえ、まずはムズカしいこと抜きに来週も『週刊リョーシカ！』をお楽しみください。