概要

量子ネットワークにおける量子ビットの状態を、RGBカラーとBloch球を用いて視覚化する手法を紹介します。特に、分散ノード間のエンタングルメントや量子状態の遷移を、直感的に把握できるよう設計されています。

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技術スタック
• Three.js：3Dモデルのレンダリング
• WebSocket：リアルタイム同期
• Java + Python：データ処理とネットワーク管理
• WebGL：ブラウザベースでの高性能な3D描画

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実装解説

Three.jsでのBloch球生成

各ノードの量子状態をBloch球として3D空間に表示。
const sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(1, 32, 32);
const sphereMaterial = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x00ff00 });
const blochSphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
scene.add(blochSphere);

RGBカラー反映

量子状態に対応したRGB値を計算し、ノードに反映。
function updateColor(alpha, beta) {
const r = Math.abs(alpha) * 255;
const g = Math.abs(beta) * 255;
const b = (1 - Math.abs(alpha) - Math.abs(beta)) * 255;
return rgb(${r}, ${g}, ${b});
}

エンタングルメントの表示

ノード間のエンタングルメントを光のラインで可視化。

const material = new THREE.LineBasicMaterial({ color: 0x0000ff });
const points = [new THREE.Vector3(-1, 0, 0), new THREE.Vector3(1, 0, 0)];
const geometry = new THREE.BufferGeometry().setFromPoints(points);
const line = new THREE.Line(geometry, material);
scene.add(line);

デモ結果
• ノード間の状態がリアルタイムで更新され、色や位置が動的に変化
• エンタングルメントが発生すると、光のラインで結ばれる
• ブラウザベースでのリアルタイム描画が実現

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まとめと今後の展望
• 今後は量子テレポーテーションやエラー訂正の可視化も追加予定
• 分散型量子ネットワークの理解をさらに深めるためのデモを強化

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参考リンク
• Three.js Documentation
• WebSocket API