量子コンピュータについての会議が英国王立協会で開かれ、いくつかの異なった方向の成果が発表された。

コンピュータ素子の微細化は急速に進んでいるが、その極致が電子のスピンを使った量子コンピュータだ。普通のコンピュータが0か1かというbitの情報しか持たないのに対して、シュレーディンガーの波動関数であらわされる「純粋状態」の電子ではupとdownのスピンが一定の確率で重ねあわされている。この2値の状態ベクトルをqubit(quantum bit)とよび、これを利用して多くの計算過程を重ね合わせる超並列の高速コンピュータをつくろうというのである。このアイデアは1970年代からあったが、実際には電子を純粋状態におくことがむずかしく、実用化は不可能だと思われていた。今回の会議でも、いろいろな方法が提案されているが、実際に計算に使えるほど長時間、安定した純粋状態に電子をおくことはできていない。

こういう素子の開発は、物理学にとっても重要な実験である。純粋状態の電子が観測されると、波動の干渉が消えて「混合状態」の古典力学的な物質となるのはなぜか、という「観測問題」は100年近く物理学者を悩ましてきた。アインシュタインやシュレーディンガーは、確率的な波動に見えるのは電子の「真の状態」についての情報が不足しているだけだという実在論的解釈をとったが、ボーアやハイゼンベルクは確率的な不確実性は本質的なものだという立場をとり、この「コペンハーゲン解釈」がながく物理学の主流だった。

しかし確率的な波動が本質的な状態だとすると、観測によってそれが消えるのはなぜか。これについて現在の標準的な解釈では、電子が外界と相互作用することによってdecoherence(非干渉化)が生じ、混合状態以外の波(合成された密度行列の非対角成分)が極小化して見えなくなると考える。したがって非干渉化が起こらないように純粋状態を持続することができれば、チューリング・マシンを超える強力なコンピュータができるとともに、非干渉化理論が実証され、観測問題も解決するわけだ。

かつては実際の物理現象と関係のない神学論争だと思われていた観測問題についての理論が、最先端のコンピュータの原理になるというのが自然科学の不思議なところだ。最初は数学基礎論の奇妙なパラドックスにすぎなかったゲーデルの不完全性定理(の証明技法)が、チューリングによってプログラム内蔵型コンピュータの原理とされたように、本質的な理論は本質的な技術革新を生むということだろう。