作为新一代计算机的量子计算机，受到了研究宇宙起源的理论物理学家们的关注。因为宇宙最基本的要素——时空（时间与空间）可能与量子计算机利用的“量子比特”和“量子纠缠”等现象密切相关。
谷歌开发的量子计算机。左为首席执行官（CEO）皮查伊（图片由谷歌提供）
以往的计算机以“0”或“1”比特为单位表示信息，而量子计算机以0和1叠加的“量子比特”为单位进行计算。而在最先端的物理学理论——超弦理论的研究中，一个量子比特就可以看作是一个超微小的迷你宇宙的时空。
超弦理论认为万物的根源都是一根超微小的“弦”，弦振动方式的差异对应着携带不同物质和力的基本粒子种类的差异。这一理论很可能成为融合描述引力的相对论与解释微观世界中物质行为的量子力学的终极理论。
虽然实际宇宙较量子比特的迷你宇宙具有完全无法比拟的巨大，但超弦理论的研究表明，无数的迷你宇宙像网一样连在一起，形成了一个巨大的宇宙时空。
将迷你宇宙连接在一起的，就是名为“量子纠缠”的量子力学现象。通过量子纠缠连接起来的量子比特就像硬币的正反面一样，如果一个量子比特是0，则另一个就是1。
另一方面，量子计算机通过量子纠缠使量子比特相互连接，由此来执行海量运算。目前正在开发由数十个量子比特组成的试制品。
现在遇到的问题是，持续运算的话，量子纠缠的一部分会被破坏，使得计算无法正确进行下去。因此，量子计算机嵌入了检测哪部分量子纠缠被破坏，并纠正计算错误的系统。其理论基础就是名为“量子纠错码”的理论。
有趣的是，研究发现通过量子纠缠连接迷你宇宙形成的巨大宇宙中也存在量子纠错码的机制，物理定律似乎就是通过量子纠错码的机制在宇宙中保持稳定的。所以有观点认为，宇宙时空可以看作是类似于量子计算机那样的系统。
在日本国内，京都大学和东京大学的研究团队正在引领该领域的研究。
各发达国家也都在致力于量子信息科学的研究，量子计算机和无法窃听的量子加密通信就是量子信息科学的重要领域。量子信息科学的发展被认为还有助于探索宇宙的理论。反之，时空研究的进步也许能为量子信息科学的研究提供新的思路。
日文：中岛林彦、日经产业新闻，2021/07/28
中文：JST客观日本编辑部
