プリンキピア

第13章ハイブリッドマルチクラウドのデジタルソリューション開発

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Learn more about mobile robots by exploring this website about Atlas (https://openstax.org/r/76Atlas) from Boston Dynamics. Atlas is one of several humanoid robots you can learn about.
Boston DynamicsのAtlasについてのWebサイト(https://openstax.org/r/76Atlas)を調べ、移動ロボットをさらに学ぼう。Atlasは、学ぶことのできる複数の人型ロボットの一つである。
Zipline is an autonomous fixed-wing aircraft drone used to carry blood and medicine from a distribution center to wherever it is needed. It can launch within minutes and travel in any weather.
英語のヒント
Ziplineは、配送拠点から必要な場所へ血液や医薬品を運ぶ、自律型の固定翼ドローンである。数分以内に出発し、どのような天候でも飛行できる。
As these examples show, mobile robots have many applications. Figure 13.20 provides an overview of the fields and industries that find mobile robots useful.
これらの例のように、移動ロボットには多くの用途がある。図13.20は、移動ロボットが役立つ分野と産業の概観を示す。
Figure 13.20

credit: Copyright © 2020 Vermesan, Bahr, Ottella, Serrano, Karlsen, Wahlstrøm, Sand, Ashwathnarayan and Gamba. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms. · CC BY (version not stated) · Source出典

Figure 13.20 Mobile robots have a variety of applications in various fields and industries, including engineering specialties, science, mathematics, and law. (credit: Copyright © 2020 Vermesan, Bahr, Ottella, Serrano, Karlsen, Wahlstrøm, Sand, Ashwathnarayan and Gamba. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.)
図13.20 移動ロボットには、工学の専門領域、科学、数学、法律など、さまざまな分野と産業で幅広い用途がある。出典:Copyright © 2020 Vermesan、Bahr、Ottella、Serrano、Karlsen、Wahlstrøm、Sand、Ashwathnarayan、Gamba。本記事はクリエイティブ・コモンズ 表示(CC BY)の条件で配布されるオープンアクセス記事である。原著者と著作権者を表示し、認められた学術慣行に従って本誌の原掲載を引用する場合、他の場での利用、配布、複製を許可する。この条件に従わない利用、配布、複製は許可されない。
Computer Vision and Cognitive Robotics
コンピュータービジョンと認知ロボット工学
Computer vision advances have facilitated the positioning and navigation of mobile robots. Computer vision is achieved using optics and sensors, which involve image acquisition, image representation, and image processing.
英語のヒント
コンピュータービジョンの進歩によって、移動ロボットの位置決めと経路移動が容易になった。ビジョンは光学系とセンサーで実現し、画像の取得、表現、処理を伴う。
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The Open Source Computer Vision Library (OpenCV) is a machine learning software library (https://openstax.org/r/76MachineLearn) built to provide a common infrastructure for computer vision applications and to accelerate the use of machine perception in commercial products.
Open Source Computer Vision Library(OpenCV)は、コンピュータービジョン用の共通基盤を提供し、商用製品で機械の知覚を利用しやすくするために作られた、機械学習ソフトウェアライブラリー(https://openstax.org/r/76MachineLearn)である。
Artificial Cognitive Systems
人工認知システム
Robots need artificial cognitive systems that simulate human thought processes to supplement human cognition. Artificial cognitive systems are developed using algorithms in artificial intelligence and technologies such as machine learning, deep learning, speech recognition, and object recognition.
英語のヒント
ロボットには、人の認知を補うため、人間の思考過程を模擬する人工認知システムが必要である。これは、AIのアルゴリズムと、機械学習、深層学習、音声認識、物体認識などの技術を使って開発される。
Supercomputersスーパーコンピューター
Various supercomputers are being developed based on neuromorphic computing and quantum technology. The supercomputers will eventually be available on the big clouds to help optimize the performance and throughput of supersociety applications. IBM already provides quantum compute access plans for its cloud, and Intel is building neuromorphic computing hardware that can be leveraged on cloud supercomputers.
英語のヒント
ニューロモーフィックコンピューティングと量子技術に基づく、さまざまなスーパーコンピューターが開発されている。いずれ大手クラウドで利用可能になり、超社会のアプリケーションの性能と処理量を最適化する助けになる。IBMはすでにクラウドの量子計算を利用するプランを提供し、Intelはクラウド上のスーパーコンピューターで使えるニューロモーフィックハードウェアを開発している。
Cognitive Sciences and Neuroinformatics
認知科学と神経情報学
The computing approach that combines the use of AI and cognitive science is called cognitive computing. The study of how to build a computer that can mimic basic human brain functions is called neuroinformatics. This requires robots’ ability to handle ambiguity as well as uncertainty. Robots that are equipped with these capabilities can mimic humans’ ability to memorize information, learn, reason, react, and show emotions.
英語のヒント
AIと認知科学を組み合わせる計算手法を、コグニティブコンピューティングという。人間の脳の基本機能を模倣するコンピューターの作り方を研究する分野は、神経情報学と呼ばれる。そのためには、ロボットが曖昧さと不確実さの両方を扱える必要がある。その能力を備えたロボットは、人の記憶、学習、推論、反応、感情表現を模倣できる。
Table 13.3 outlines related areas in cognitive sciences and technology support.
認知科学の関連領域と支援技術を、表13.3にまとめる。
Subject Area
対象分野
Brief Description
簡単な説明
Technology Support
支援する技術
Artificial intelligence
人工知能
Study of cognitive phenomena to implement human intelligence in computers
認知現象を研究し、人間の知能をコンピューターに実装する
Pattern recognition, robotics, computer vision, speech processing
パターン認識、ロボット工学、コンピュータービジョン、音声処理
Learning and memory
学習と記憶
Study of human learning and memory mechanisms to build them on future computers
人間の学習と記憶の仕組みを研究し、将来のコンピューター上に構築する
Machine learning, database systems, memory enhancement
機械学習、データベースシステム、記憶能力の強化
Languages and linguistics
言語と言語学
Study of how linguistics and language are learned and acquired, and how to understand novel sentences
言語学と言語をどのように学習・習得するか、未知の文をどう理解するかを研究する
Language and speech processing, machine translation
言語・音声処理、機械翻訳
Perception and action
知覚と行動
Study of the ability to take in information via the senses such as vision and hearing; haptic, olfactory, and gustatory stimuli fall into this domain
視覚や聴覚などの感覚から情報を取り込む能力を研究する。触覚・嗅覚・味覚の刺激もこの領域に含まれる
Image recognition and understanding, behavioral science, brain imaging, psychology, and anthropology
画像認識・理解、行動科学、脳画像、心理学、人類学
Neuroinformatics
神経情報学
The intersection of neuroscience and information science
神経科学と情報科学が交わる分野
Neurocomputers, artificial neural nets, deep learning, aging, disease control
ニューロコンピューター、人工ニューラルネットワーク、深層学習、加齢、疾病の制御
Knowledge engineering
知識工学
The study of big data analysis, knowledge discovery, and the transformation and creativity process
ビッグデータ分析、知識発見、変換と創造の過程を研究する
Datamining, data analytics, knowledge discovery, and system construction
データマイニング、データ分析、知識発見、システム構築
Table 13.3 Cognitive Science and Technology Support
表13.3 認知科学と支援技術
Desired features of cognitive computing systems include the following:
認知コンピューティングシステムに求められる特徴には、次のものがある。
• adaptive learning, which is learning as information changes and as goals and requirements evolve, resolving ambiguity and tolerating unpredictability
・適応的な学習。情報が変わり、目標や要件が進化するのに応じて学び、曖昧さを解消し、予測できない事態を許容する。
• interaction with users, allowing users—which may include other processors, devices, and cloud services, as well as people—to define their needs as a cognitive system trainer
・利用者とのやり取り。利用者が認知システムの訓練者として必要を定義できるようにする。利用者には、人だけでなく、他のプロセッサー、機器、クラウドサービスも含まれる。
• ability to be iterative and stateful, which means the system may remember previous interactions and may redefine a problem by asking questions or finding additional source input if a problem statement is ambiguous or incomplete
英語のヒント
・反復し、状態を保持する能力。過去のやり取りを記憶し、問題の記述が曖昧または不完全なときは、質問や追加の入力源の発見を通じて、問題を定義し直せる。
• contextual in information discovery, which means the system may understand and extract meaning, syntax, time, location, appropriate domain, regulations, user profiles, process, tasks, and goals, and respond to sensory inputs with visual and gestural effects
英語のヒント
・情報の発見で文脈を考慮する能力。意味、構文、時刻、場所、適切な領域、規則、利用者のプロフィール、工程、タスク、目標を理解・抽出し、視覚や身振りの効果で感覚的な入力へ応答できる。
The real-world applications of cognitive systems include speech understanding, sentiment analysis, facial recognition, election insights, autonomous driving, and deep learning applications. Deep learning, in particular, requires specific hardware, including graphic processors, digital signal processors, field programmable logic devices, systems on a chip, custom microchips, and application-specific integrated circuits. Some of the providers of deep learning hardware include the Google Neural Machine Translation System (GNMT), Google Cloud’s Tensor Processing Unit (TPU), TensorFlow, Cambricon’s Neural Processing Unit (NPU), Intel’s Movidius Neural Compute Stick (NCS), the Intel Movidius Neural Compute SDK, and Intel’s Movidius Vision Processing Unit (VPU).
英語のヒント
認知システムの実際の応用には、音声理解、感情分析、顔認識、選挙に関する洞察、自動運転、深層学習の応用がある。特に深層学習には、画像処理プロセッサー、デジタル信号処理プロセッサー、書き換え可能な論理装置、システムオンチップ、独自のマイクロチップ、特定用途向け集積回路などの専用ハードウェアが必要になる。深層学習用ハードウェアの提供例には、Google Neural Machine Translation System(GNMT)、Google CloudのTensor Processing Unit(TPU)、TensorFlow、CambriconのNeural Processing Unit(NPU)、IntelのMovidius Neural Compute Stick(NCS)、Intel Movidius Neural Compute SDK、Movidius Vision Processing Unit(VPU)がある。
Neuromorphic Computing
ニューロモーフィックコンピューティング
Cognitive science is interdisciplinary in nature. It covers the areas of psychology, artificial intelligence, neuroscience, and linguistics. It spans many levels of analysis, from low-level machine learning and decision mechanisms to high-level neural circuitry to build brain-modeled computers. It applies software libraries on clouds or supercomputers for machine learning and neuroinformatics studies. It uses representation and algorithms to relate the inputs and outputs of artificial neural computers. It also designs hardware neural chips to implement brain-like computers referred to as neuromorphic computers, as illustrated in Figure 13.21.
英語のヒント
認知科学は本質的に学際的な分野であり、心理学、人工知能、神経科学、言語学を含む。低水準の機械学習や意思決定の仕組みから、脳をモデルとするコンピューターを作る高水準の神経回路まで、さまざまな分析の階層にまたがる。機械学習と神経情報学の研究では、クラウドやスーパーコンピューターのソフトウェアライブラリーを使う。表現とアルゴリズムによって、人工的な神経コンピューターの入力と出力を関連づける。また図13.21のように、ニューロモーフィックコンピューターと呼ばれる脳に似た計算機を実装する、ハードウェアの神経チップも設計する。
Figure 13.21

attribution: Copyright Rice University, OpenStax, under CC BY 4.0 license; credit left image: modification of “Artificial Neural Network with Chip” by mikemacmarketing/Wikimedia Commons, CC BY 2.0; credit right image: modification of “Amiga 3000T motherboard without annotations” by Podstawko/Wikimedia Commons, CC0 · CC BY 4.0 / CC BY 2.0 / CC0 · Source出典

Figure 13.21 As a field, cognitive science has made many advances, including the design of hardware neural chips, such as those pictured here, which are used to implement brain-like computers known as neuromorphic computers. (attribution: Copyright Rice University, OpenStax, under CC BY 4.0 license; credit left image: modification of “Artificial Neural Network with Chip” by mikemacmarketing/Wikimedia Commons, CC BY 2.0; credit right image: modification of “Amiga 3000T motherboard without annotations” by Podstawko/Wikimedia Commons, CC0)
図13.21 認知科学は多くの進歩を遂げた。図のようなハードウェアの神経チップの設計も含まれ、ニューロモーフィックコンピューターと呼ばれる脳に似た計算機の実装に用いる。(帰属表示:著作権 Rice University、OpenStax、CC BY 4.0。左の画像:mikemacmarketing/Wikimedia Commons「Artificial Neural Network with Chip」を改変、CC BY 2.0。右の画像:Podstawko/Wikimedia Commons「Amiga 3000T motherboard without annotations」を改変、CC0)
In 1990, Carver Mead, the Gordon and Betty Moore Professor Emeritus of Engineering and Applied Science for the California Institute of Technology, introduced the term neuromorphic computing, which relies on a hardware architecture that models how the human brain uses neurons. This provides the potential for faster, more complex computations while remaining power efficient. This field of computing emerged to compete with traditional computer architectures. Machine learning became popular, and as it advanced, neuromorphic computing became the best platform for machine learning algorithms. Comprised of a network of neurons and synapses, neuromorphic computing relies on hardware architecture modeled after the human brain. A neuron is a function that operates on an input. A synapse, which processes neuron output and passes a state to another neuron, can be trained to know how to convert neuron output to states. A memristor is a component that remembers the charge of an electric current. Memristors are great for neuromorphic computing as they provide neuroplasticity. Neurons pulse electric signals as input. Output is based on the path taken through the network, and it is a highly connected and parallel architecture that uses side-by-side memory and processing while consuming a low amount of power. Various neuromorphic computing models have been developed on this type of hardware, including the Neuroscience-Inspired Dynamic Architecture (NIDA), Dynamic Adaptive Neural Network Arrays (DANNAs), and Memristive Dynamic Adaptive Neural Network Arrays (mrDANNAs). Intel Labs developed the Loihi 2 neuromorphic chip that is used for research along with an open-source framework known as Lava. Intel’s goal is to facilitate the adoption of neuromorphic computing. Intel Labs’ second-generation neuromorphic research chip, codenamed Loihi 2, and Lava, an open-source software framework, will drive innovation and adoption of neuromorphic computing solutions.
英語のヒント
1990年、カリフォルニア工科大学の工学・応用科学分野のゴードン&ベティ・ムーア名誉教授Carver Meadが、「ニューロモーフィックコンピューティング」という語を導入した。人間の脳がニューロンを使う方法をモデルにしたハードウェア構造に基づき、電力効率を保ちながら、より速く複雑な計算を行える可能性がある。この分野は従来のコンピューター構造に対抗するものとして登場した。機械学習が普及し発展すると、そのアルゴリズムに最適な基盤になった。ニューロンとシナプスのネットワークからなり、人の脳をモデルとするハードウェアに依存する。ニューロンは入力に作用する関数である。シナプスはニューロンの出力を処理し、状態を次のニューロンへ渡す。出力を状態へどう変換するかを学習させられる。メモリスターは電流の電荷を記憶する部品で、神経可塑性を与えるため、ニューロモーフィックコンピューティングに適している。ニューロンは入力として電気信号のパルスを発する。出力はネットワーク内を通った経路で決まり、高度に接続された並列構造では、少ない電力を使いながら記憶と処理を並べて行う。この種のハードウェア上に、神経科学に着想を得た動的アーキテクチャー(NIDA)、動的適応ニューラルネットワーク配列(DANNA)、メモリスター型動的適応ニューラルネットワーク配列(mrDANNA)などのモデルが開発されている。Intel LabsはニューロモーフィックチップLoihi 2を開発し、Lavaというオープンソースのフレームワークと併せて研究に用いている。Intelの目標は、この計算方式の採用を促すことにある。第2世代の研究用チップLoihi 2とLavaが、ソリューションの革新と採用を進める。
Quantum Computing
量子コンピューティング
Quantum computing has applications in experimental physics. It provides a theory that is more fundamental than Newtonian mechanics and electromagnetism and can explain phenomena that these theories cannot tackle.
量子コンピューティングは実験物理学に応用される。ニュートン力学や電磁気学よりも根本的な理論を提供し、それらでは扱えない現象を説明できる。
A quantum computer is a machine that performs calculations based on the laws and principles of quantum mechanics, in which the smallest particles of light and matter can be in different places at the same time. Information is stored in a physical medium and manipulated by physical processes. Designs of “classical” computers are implicitly based in the classical framework for physics and can only deal with bits, not qubits. This classical framework has been replaced by the more powerful framework of quantum mechanics. In a quantum computer, one qubit (a quantum bit) could be both 0 and 1 at the same time. So, as Figure 13.22 shows, with three qubits of data, a quantum computer could store all eight combinations of 0 and 1 simultaneously. That means a three-qubit quantum computer could potentially process information more efficiently than a classical three-bit digital computer, depending on the algorithm.
英語のヒント
量子コンピューターは、光や物質の最小の粒子が同時に異なる場所に存在し得るという、量子力学の法則と原理に基づいて計算する機械である。情報は物理的な媒体に保存され、物理的な過程で操作される。「古典的」なコンピューターの設計は、暗黙に古典物理学の枠組みに基づき、量子ビットではなくビットだけを扱える。この古典的な枠組みは、より強力な量子力学の枠組みに置き換えられた。量子コンピューターでは、1量子ビットが同時に0と1であり得る。図13.22のように、3量子ビットのデータがあれば、0と1の8通りの組み合わせを同時に保存できる。つまり、アルゴリズムによっては、3量子ビットの量子コンピューターが、古典的な3ビットのデジタルコンピューターより効率よく情報を処理できる可能性がある。
Figure 13.22

attribution: Copyright Rice University, OpenStax, under CC BY 4.0 license · CC BY 4.0 · Source出典

Figure 13.22 In a quantum computer, one qubit, or quantum bit, could be both 0 and 1 at the same time, enabling a quantum computer to store all eight combinations of 0 and 1 simultaneously. (attribution: Copyright Rice University, OpenStax, under CC BY 4.0 license)
図13.22 量子コンピューターでは、1量子ビットが同時に0と1であり得る。そのため、0と1の8通りの組み合わせを同時に保存できる。(帰属表示:著作権 Rice University、OpenStax、CC BY 4.0)
Typical personal computers today calculate 64 bits of data at a time. A quantum computer with 64 qubits would be 264 faster, or about 18 billion times faster. A bit of data is represented by a single atom that is in one of two states, denoted by |0> and |1>. A single bit of this form is known as a qubit. A physical implementation of a qubit could use the two energy levels of an atom. An excited state represents |1>, and a ground state represents |0>. A single qubit can be forced into a superposition of the two states denoted by the addition of the state vectors:

|ψ>=α|0>+α|1>
英語のヒント
現在の一般的なパソコンは、一度に64ビットのデータを計算する。64量子ビットの量子コンピューターなら、264倍、すなわち約180億倍速くなるだろう。データの1ビットは、|0>と|1>で表される二つの状態のどちらかにある、一つの原子で表す。この形の単一ビットを量子ビットと呼ぶ。物理的には、原子の二つのエネルギー準位を利用できる。励起状態が|1>、基底状態が|0>を表す。一つの量子ビットを二つの状態の重ね合わせにすることができ、状態ベクトルの和で次のように表す。|ψ>=α|0>+α|1>
where α and α are complex numbers and |α|+|α|=1.
ここで、αとαは複素数であり、|α|+|α|=1である。
A qubit in superposition is in both of the states |1> and |0 at the same time.
重ね合わせ状態の量子ビットは、|1>と|0の両方の状態に同時にある。
In general, an n qubit register can represent the numbers 0 through 2n–1 simultaneously. Entanglement is the ability of quantum systems to exhibit correlations between states within a superposition. Imagine two qubits, each in the state |0> + |1> (a superposition of the 0 and 1). We can entangle the two qubits such that the measurement of one qubit is always correlated to the measurement of the other qubit.
英語のヒント
一般に、n量子ビットのレジスターは、0から2n−1までの数を同時に表せる。量子もつれは、重ね合わせの中の状態間に相関を示す、量子システムの能力である。二つの量子ビットが、それぞれ|0>+|1>、つまり0と1の重ね合わせにあると考えよう。一方を測定した結果が常にもう一方の測定結果と相関するように、この二つをもつれさせられる。
However, if we attempt to retrieve the values represented within a superposition, the superposition randomly collapses to represent just one of the original values. This means that a wave function changed and instead of the superposition state continuing, the superposition has collapsed into a single state that has a defined value representing only one of the original values.
英語のヒント
しかし、重ね合わせの中に表された値を取り出そうとすると、重ね合わせは無作為に収縮し、もとの値の一つだけを表す。これは波動関数が変わり、重ね合わせが続く代わりに、もとの値の一つだけを表す確定した値を持つ単一状態へ収縮したことを意味する。
In the classical computing model, a probabilistic Turing machine (PTM) is an abstract model of the modern (classical) computer. The strong Church-Turing thesis states that a PTM can efficiently simulate any realistic model of computing, meaning that if a problem is difficult for a PTM, it must also be difficult for any other reasonable computing model. For example, factoring is believed to be hard to perform on a Turing machine (or any equivalent model). We do not know whether there is some novel architecture on which factoring is easy. Because we lack certainty, we assume that certain computational problems, such as factoring, possess inherent complexity regardless of the effort put into finding an efficient algorithm.
英語のヒント
古典的な計算モデルでは、確率的チューリングマシン(PTM)が、現代の古典的コンピューターの抽象モデルとなる。強いチャーチ=チューリングのテーゼは、PTMが現実的などの計算モデルも効率よく模擬できると述べる。つまり、PTMに難しい問題なら、ほかの妥当な計算モデルにとっても難しいはずだということである。例えば、因数分解はチューリングマシン、または同等のモデルで行うのが難しいと考えられている。因数分解が簡単になる新しい構造があるかどうかは分からない。確実なことが分からないため、効率的なアルゴリズムを探す努力にかかわらず、因数分解のような問題には本来備わる計算上の複雑さがあると仮定する。
In the early 1980s, Richard Feynman noted that it appeared unlikely for a PTM to efficiently simulate quantum mechanical systems. Because quantum computers operate as quantum mechanical systems, the model of quantum computing appears to challenge the strong Church-Turing thesis.
英語のヒント
1980年代初め、Richard Feynmanは、PTMが量子力学的なシステムを効率よく模擬するのは難しそうだと指摘した。量子コンピューターは量子力学的なシステムとして動くため、量子計算のモデルは、強いチャーチ=チューリングのテーゼに疑問を投げかけるように見える。
Possible applications of quantum computing include efficient simulations of quantum systems, phase estimation, improved time-frequency and other measurement standards such as GPS, factoring and discrete logarithms, hidden subgroup problems, and amplitude amplification. Possible implementations of quantum systems include optical photon computers, nuclear magnetic resonance (NMR), ion traps, and solid-state quantum. The optical photon computer operates through the interaction between an atom and a photon inside a resonator, while another approach employs optical devices such as a beam splitter and mirror. NMR represents qubits using the spin of atomic nuclei, with chemical bonds between these spins manipulated by a magnetic field to simulate gates. The spins are initialized by magnetization, and measurement is achieved by detecting induced voltages. Currently, it is believed that NMR will not scale beyond about twenty qubits. However, in 2006, researchers reached a 12-coherence state, showing that scalability up to 12 qubits is feasible using liquid-state nuclear magnetic resonance quantum information processors. Ion traps form qubits using two electron orbits of an ion (charged atom) confined in a vacuum by an electromagnetic field. Additionally, there are two widely recognized solid-state implementations of qubits:
英語のヒント
量子計算の応用の可能性には、量子システムの効率的な模擬、位相推定、GPSなどの時間・周波数その他の測定標準の改善、因数分解と離散対数、隠れ部分群問題、振幅増幅がある。量子システムの実装方法としては、光子コンピューター、核磁気共鳴(NMR)、イオントラップ、固体量子系が考えられる。光子コンピューターは共振器内の原子と光子の相互作用で動作し、別の方法ではビームスプリッターや鏡などの光学装置を使う。NMRは原子核のスピンで量子ビットを表す。これらのスピン間の化学結合を磁場で操作してゲートを模擬する。磁化によってスピンを初期化し、誘導電圧を検出して測定する。現在、NMRは約20量子ビットを超えて拡大しないと考えられている。しかし2006年には、研究者が12コヒーレンス状態に達し、液体状態の核磁気共鳴による量子情報プロセッサーで12量子ビットまで拡張できることを示した。イオントラップは、電磁場によって真空中に閉じ込めたイオン(電荷を持つ原子)の二つの電子軌道を使い、量子ビットを作る。さらに、広く知られる固体方式の実装が二つある。
1. A qubit formed through a superconducting circuit using a Josephson junction, which establishes a weak link between two superconductors. A Josephson junction consists of two superconductors separated by a very thin insulating barrier.
英語のヒント
1.ジョセフソン接合を使う超伝導回路による量子ビット。ジョセフソン接合は二つの超伝導体の間に弱い結合を作るもので、非常に薄い絶縁障壁で隔てられた二つの超伝導体からなる。
2. A qubit formed using a semiconductor quantum dot, a nanostructure ranging from ten to several hundred nanometers in size, designed to confine a single electron.
2.半導体量子ドットによる量子ビット。量子ドットは、10〜数百ナノメートルの大きさで、一つの電子を閉じ込めるよう設計されたナノ構造である。
Many papers have explored various aspects of quantum computing, including detailed language specifications. For more information about any of the following examples, perform some further research.
詳細な言語仕様を含め、量子計算のさまざまな側面を調べた論文は多い。次の例についてさらに知りたい場合は、自分で調べてみよう。
• Quantum computation language (QCL) by Bernhard Ömer: a C-like syntax and very complete
・Bernhard ÖmerによるQuantum Computation Language(QCL):Cに似た構文を持つ、非常に完成度の高い言語。
• Quantum Guarded-Command Language (qGCL) by Paolo Zuliani and others: a high-level imperative language for quantum computing
・Paolo ZulianiらによるQuantum Guarded-Command Language(qGCL):量子計算向けの高水準の命令型言語。
• Quantum C by Stephen Blaha: currently just a specification
・Stephen BlahaによるQuantum C:現時点では仕様のみ。