作為新一代計算機的量子計算機，受到了研究宇宙起源的理論物理可用能學家們的關注。因為宇宙最基本的要素——空間時間（時間與空間）可能與量子計算機利用的「量子位元」和「量子糾纏」等現象密切相關。
谷歌開發的量子計算機。左為執行長（CEO）皮查伊（圖片由谷歌提供）
以往的計算機以「0」或「1」位元為單位表示資訊，而量子計算機以0和1疊加的「量子位元」為單位進行計算。而在最先端的物理可用能學理論——超弦理論的研究中，一個量子位元就可以看作是一個超微小的迷你宇宙的空間時間。
超弦理論認為萬物的根源都是一根超微小的「弦」，弦振動方式的差異對應著攜帶不同物質和力的基本粒子種類的差異。這一理論很可能成為融合描述重力的相對論與解釋微觀世界中物質行為的量子力學的終極理論。
雖然實際宇宙較量子位元的迷你宇宙具有完全無法比擬的巨大，但超弦理論的研究表明，無數的迷你宇宙像網一樣連在一起，形成了一個巨大的宇宙空間時間。
將迷你宇宙連接在一起的，就是名為「量子糾纏」的量子力學現象。通過量子糾纏連接起來的量子位元就像硬幣的正反面一樣，如果一個量子位元是0，則另一個就是1。
另一方面，量子計算機通過量子糾纏使量子位元相互連接，由此來執行海量運算。目前正在開發由數十個量子位元組成的試製品。
現在遇到的問題是，持續運算的話，量子糾纏的一部分會被破壞，使得計算無法正確進行下去。因此，量子計算機嵌入了檢測哪部分量子糾纏被破壞，並糾正計算錯誤的系統。其理論基礎就是名為「量子糾錯碼」的理論。
有趣的是，研究發現通過量子糾纏連接迷你宇宙形成的巨大宇宙中也存在量子糾錯碼的機制，物理定律似乎就是通過量子糾錯碼的機制在宇宙中保持穩定的。所以有觀點認為，宇宙空間時間可以看作是類似於量子計算機那樣的系統。
在日本國内，京都大學和東京大學的研究團隊正在引領該領域的研究。
各發達國家也都在致力於量子資訊科學的研究，量子計算機和無法竊聽的量子加密通信就是量子資訊科學的重要領域。量子資訊科學的發展被認為還有助於探索宇宙的理論。反之，空間時間研究的進步也許能為量子資訊科學的研究提供新的思路。
日文：中島林彥、日經產業新聞，2021/07/28
中文：JST客觀日本編輯部
