【図解】コレ1枚でわかる量子テクノロジー：量子物理学と量子コンピュータ
限界を迎える古典コンピュータの壁を突破するため、人類が着目したのは「量子力学」という極微の世界を支配する物理法則でした。
私たちが生活する日常の世界（マクロな世界）は、ニュートン力学に代表される古典物理学の法則に従って動いています。投げたボールの軌道は正確に計算でき、物質の状態は明確に決まっています。古典コンピュータもこの物理法則の上に成り立っており、情報を「0」か「1」のどちらか確定した状態で処理します。
しかし、原子や電子、光子といった極めて小さな物質やエネルギーの単位である「量子（ミクロな世界）」に目を向けると、私たちの日常の感覚とは大きく異なる、奇妙で不可思議な振る舞いが現れます。
代表的な特性の1つ目が「重ね合わせ（Superposition）」です。マクロな世界のコインは「表」か「裏」のどちらか一方の状態しかとりません。しかし、量子の世界では、コインが高速で回転しているように「表と裏が同時に存在する状態（0であり、かつ1でもある状態）」をとることができます。観測（見る）するまでは状態が確定せず、確率的に複数の状態が重なり合って存在しているのです。
2つ目の奇妙な特性が「量子もつれ（Entanglement）」です。これは、2つの量子が互いに強い結びつきを持ち、運命共同体のような関係になる現象です。もつれ状態にある2つの量子は、たとえ宇宙の端と端ほど遠く離れていたとしても、一方の状態を観測して確定させた瞬間、もう一方の状態も瞬時に確定します。アインシュタインが「不気味な遠隔作用」と呼んで悩んだほど、直感に反する現象です。
量子コンピュータとは、こうした「重ね合わせ」や「量子もつれ」といった量子の不可思議な振る舞いを単なる物理現象として観察するのではなく、情報を処理するための「計算資源」として直接利用しようという、極めて斬新なアプローチを採用したマシンです。従来の常識を根底から覆す極微の世界のルールを味方につけることで、古典コンピュータでは到達不可能な次元の計算能力を獲得しようとしているのです。
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