【図解】コレ1枚でわかる量子コンピュータ　4/4

古典コンピュータと量子コンピュータでは、計算を実行する最小単位がまったく異なっています。古典コンピュータでは、この最小単位は、「ビット（bit）」と呼ばれ、「"0"か"1"かのいずれかの状態」を表しています。一方、量子コンピュータでの最小単位は、「量子ビット（quantum bit）」と呼ばれ、「"0"か"1"の両方の状態」を同時に表す単位です。これは、量子物理学で説明される「重ね合わせ」とよばれる性質を使ったものです。

例えば、古典コンピュータで4ビットの組合せを計算すると2⁴回、すなわち16回の計算が必要です。一方、量子コンピュータでは、「"0"か"1"の両方の状態」を同時に計算できるので4量子ビットの両誌コンピュータであれば、1回の計算で全ての組合せを計算できます。

古典コンピュータでこのビット数（n）を増やしてゆけば、2ⁿ回の計算が必要となり、計算量は指数関数的に増えてゆくことになります。一方、量子コンピュータでは、量子ビットの数を増やせば1回で計算できる組合せが増えることから、古典コンピュータを遥かにしのぐ計算が可能になります。

そんなことから量子ビット数を増やす研究開発が進められています。ただ、古典コンピュータ同様、計算では必ずエラーは起こります。これを訂正できなければ計算精度は保証できません。量子コンピュータでは、0.1〜数パーセント程度のエラーが発生しますが、現状ではこれを訂正することがほとんどできません。

また、高速に計算できるようになっても、それだけでは必要な答えは得られません。欲しい答えを得るための量子コンピュータ専用のアルゴリズムが必要です。現在のところ「素因数分解」と大量のデータの中からある条件に合致するデータを見つけるための「量子探査」を高速で計算するアルゴリズムが発見されている程度で、まだまだ研究の途上です。それでも、このアルゴリズムを使えば、暗号の解読や検索が桁違いに早くなり、ビジネスや社会に大きなインパクトを与える可能性があるとされています。

量子コンピュータの登場により、古典コンピュータが不要になることはなく、適材適所で使い分ける時代が来るでしょう。

そんな量子コンピュータはまだ開発の途上ではありますが、近い将来、コンピューティングの常識を根本的に変えてしまうかもしれません。

【量子コンピュータ・連載】

• 第１回　なぜ量子コンピュータ？
• 第２回　量子コンピュータと古典コンピュータの違いは？
• 第３回　万能型と特化型の違いは？

ITビジネス・プレゼンテーション・ライブラリー／LiBRA

【9月度のコンテンツを更新しました】
・デジタル・トランスフォーメーションについての記述を増やしました。
・新入社員研修の研修教材を改訂しました。
=======
総集編
【改訂】総集編　2019年9月版・最新の資料を反映しました。