【量子コンピュータの第一人者】藤井啓祐｜大阪大学大学院教授の素顔と研究内容

量子コンピュータという言葉を聞いたことがありますか？量子コンピュータは、現在のコンピュータとは全く異なる原理で動く、未来の超高速計算機です。量子コンピュータが実現すれば、医療や経済、暗号や人工知能など、様々な分野に革新的な変化をもたらすと期待されています。

しかし、量子コンピュータは非常に難しい技術であり、まだ実用化には程遠いのが現状です。そんな中、日本でも世界でもトップレベルの研究を行っているのが、大阪大学大学院基礎工学研究科システム創成専攻電子光科学領域の藤井啓祐教授です。

この記事では、藤井教授の素顔と研究内容について紹介します。記事の内容は以下の通りです。

- 藤井教授のプロフィールと経歴

- 藤井教授が手がける量子コンピュータの研究テーマ

- 藤井教授が発表した主な著書

藤井教授のプロフィールと経歴

藤井啓祐教授は、1983年生まれの40歳です。大阪府立天王寺高等学校を卒業後、京都大学工学部物理工学科に入学しました。その後、京都大学大学院工学研究科原子核工学専攻で博士課程を修了し、工学博士の学位を取得しました。博士論文のテーマは「符号化されたクラスター状態を用いたフォールトトレラント量子計算」でした。

フォールトトレラントとは、誤りや障害に対して耐性を持つという意味です。量子コンピュータは、非常に微妙な量子状態を利用するため、外部からの干渉やノイズによって誤りが発生しやすいという問題があります。そのため、誤りを訂正したり回避したりする技術が必要です。藤井教授は、この課題に取り組み、新しい方法を提案しました。

その後、藤井教授は、大阪大学や京都大学で研究員や助教を務めた後、2019年4月から現職の大阪大学教授に就任しました。また、2016年10月からはJSTさきがけ研究者としても活動しています。さきがけとは、将来的に社会に大きなインパクトを与える可能性のある革新的な研究を行う若手研究者を支援するプログラムです。

藤井教授が手がける量子コンピュータの研究テーマ

藤井教授が現在取り組んでいる量子コンピュータの研究テーマは、主に以下の3つです。

- 量子計算の新しい理論と実装

- 量子シミュレーションの新しい手法と応用

- 量子情報の新しい概念と基礎

まず、量子計算の新しい理論と実装とは、量子コンピュータの動作原理や設計方法を研究することです。藤井教授は、量子コンピュータの基本的な要素である量子ビットや量子ゲートを、より効率的に操作したり、より高度な機能を持たせたりする方法を考えています。例えば、観測に基づく量子計算という手法では、量子ビットの状態を観測することで、量子ゲートを実行することができます。これにより、量子コンピュータの構成や制御が簡単になります。

次に、量子シミュレーションの新しい手法と応用とは、量子コンピュータを使って、自然界の現象や物質の性質を計算することです。藤井教授は、量子コンピュータが得意とする分野である化学や物理などにおいて、より正確で高速なシミュレーションを行う方法を開発しています。例えば、変分量子固有値ソルバーという手法では、量子コンピュータと古典コンピュータを組み合わせて、分子や材料のエネルギーを求めることができます。これにより、新しい薬剤や素材の発見に役立ちます。

最後に、量子情報の新しい概念と基礎とは、量子力学に基づく情報理論や計算理論を研究することです。藤井教授は、量子情報が持つ特徴や可能性を探求し、その本質や限界を明らかにすることを目指しています。例えば、トポロジカルブラインド量子計算という手法では、空間的な配置や接続に依存しない量子計算が可能です。これにより、情報漏洩や誤りの影響を防ぐことができます。

藤井教授が発表した主な著書

藤井教授はこれまでに多くの論文や著書を発表しています。

- K. Fujii and S. Tamate, "量子コンピュータのしくみと応用", 講談社ブルーバックス, (2020). 

藤井教授が共著で書いた一般向けの本です。この本では、量子コンピュータの原理や歴史、現状や将来、応用や課題などについて、わかりやすく解説しています。量子コンピュータに興味のある方におすすめの一冊です。

まとめ

以上が、藤井啓祐教授の素顔と研究内容についての紹介でした。藤井教授は、量子コンピュータの分野で世界的に高い評価を得ている研究者です。彼の研究は、量子コンピュータの実現に向けて、大きな貢献をしています。

量子コンピュータは、まだまだ発展途上の技術ですが、その可能性は無限大です。藤井教授の研究を通して、量子コンピュータの魅力や奥深さに触れてみてください。きっと、あなたの視野が広がるはずです。

この記事が、藤井教授の研究に興味を持っていただけたら幸いです。最後までお読みいただきありがとうございました。