もうひとつの量子コンピューター／ボース・アインシュタイン凝縮で計算

　計算とは何だろうか？　それは何らかの物体の物理状態で表した，情報という名の物理量を変化させていくプロセスだ。従って，どんな計算が可能かを決めるのは数学ではなく物理法則である。物理学が発展し，新たな物理現象が見つかったら，それは新しい計算のリソースになり得る。

　1995年，人類は新たな物理現象を手にした。膨大な数の粒子が空間でまったく同じ位置を占め，まるで1個の粒子であるかのように振る舞う量子現象「ボース・アインシュタイン凝縮」だ。著者のT. バーンズと山本喜久は，この新たな量子現象を使った，新しい量子コンピューターを提唱した。

　与えられた状況を再現するシミュレーターをコンピュータ−上に構築し，ボース・アインシュタイン凝縮を起こさせて全体を冷却する。最低エネルギー状態に落とし込むと，そこに答えが表れる。量子現象を使って高速で計算するという点では今の量子コンピューターと似ているが，使っている量子現象も高速化の仕組みもまったく異なる。今の量子コンピューターが苦手とする計算機科学の難問「NP完全問題」を高速で計算できると期待されている。

　新たな量子コンピューターの素子として用いるのは，今のコンピューターと同じ半導体だ。この中に生成する「エキシトン・ポラリトン」という粒子をボース・アインシュタイン凝縮にし，その物理的な状態を読み出す。すでに基礎技術は完成し，今後，システムを組み上げて実証する実験をする。

　今の量子コンピューターは外部の影響に極めて弱く，できるだけ環境から遮断する必要があるが，新しい量子コンピューターはむしろ環境を積極的に利用している。実現が容易で操作も簡単，いずれは室温で動作する可能性もある。いつか携帯電話などに組み込まれ，ポケットに入る量子コンピューターが実現するかもしれない。

再録：別冊日経サイエンス199「量子の逆説」