2024年1月に発表されたばかりの技術だが、2025年には世界で研究や検証が進む見通しだという
Generative Quantum Eigensolver（GQE）は、量子計算の手法の一つであり、特に量子システムの基底状態や励起状態を効率的に検索することを目的としています。この手法は、従来の量子計算技術に基づいていますが、生成モデルを活用して、量子状態を効率的にサンプリングすることができます。
GQEの基本的なアイデアは、量子系のハミルトニアン（エネルギー演算子）に対して、その固有状態（固有値問題の解）を見つけるための生成的アプローチを取ることです。この手法は、次のような特長を持っています：
1. **生成モデルの利用**: 特に生成的敵対ネットワーク（GAN）などを利用して、量子状態の分布を学習します。
2. **量子メモリの活用**: 量子の特性を利用することで、計算資源を効率的に使用します。
3. **エネルギー最適化**: 得られた量子状態からエネルギーを最適化することによって、基底状態や励起状態に到達します。
GQEは、特に多体量子系やハミルトニアンが複雑な場合において、従来の方法よりも効率的に固有値を求める可能性があり、量子化学や物性物理学における応用が期待されています。量子コンピュータの発展に伴い、こうした新しい手法は今後ますます重要になっていくと考えられます。
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2025年の量子コンピューター業界では、量子計算に生成AI（人工知能）を組み合わせる新技術が注目されそうだ。生成AIで使う言語モデルの仕組みを量子計算に応用する「GQE（Generative Quantum Eigensolver、生成量子固有値ソルバー）」の研究が進んでいる。2024年1月に発表されたばかりの技術だが、2025年には世界で研究や検証が進む見通しだ。
量子系のハミルトニアン（Hamiltonian）は、量子力学におけるエネルギー演算子であり、系の動力学やエネルギー状態を記述するための中心的な役割を果たします。具体的には、ハミルトニアンは次のような特徴を持っています。
1. **エネルギーの定義**: ハミルトニアンは、系の全エネルギー（運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの合計）を表します。量子力学では、観測可能な量（オブザーバブル）を表すオペレーターとして扱われます。
2. **シュレーディンガー方程式**: ハミルトニアンは、量子系の時間発展を記述するシュレーディンガー方程式の中に現れます。非相対論的な場合の時間依存シュレーディンガー方程式は次の形です：
\[
i\hbar \frac{\partial}{\partial t} |\psi(t)\rangle = \hat{H} |\psi(t)\rangle
\]
ここで、\(\hat{H}\)がハミルトニアン、\(|\psi(t)\rangle\)が量子状態、\(\hbar\)はプランク定数です。
3. **固有値問題**: ハミルトニアンの固有値問題を解くことで、量子系のエネルギー固有状態（基底状態および励起状態）を求めることができます。この固有状態は、系が持つ特定のエネルギーを持つ状態を示します。
4. **作用素の形式**: 一般に、ハミルトニアンは位置や運動量に関する演算子として、次のような形式をとることが多いです：
\[
\hat{H} = \hat{T} + \hat{V}
\]
ここで、\(\hat{T}\)は運動エネルギー演算子、\(\hat{V}\)はポテンシャルエネルギー演算子を表します。
ハミルトニアンは、物理系の性質や動作を理解するための重要なツールであり、量子物理学の基礎において欠かせない概念です。量子化学や凝縮系物理学など、多くの分野で用いられています。
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