【図解】コレ1枚でわかる量子テクノロジー：量子コンピュータの計算原理
量子コンピュータは、古典コンピュータとどのように計算の方法が違うのでしょうか。
古典コンピュータの情報の最小単位は「bit（ビット）」です。ビットはスイッチのようなもので、「0」か「1」のいずれか一方の確定した状態しかとれません。一方、量子コンピュータは情報の最小単位として「Qubit（量子ビット）」を用います。前述の「重ね合わせ」の性質により、量子ビットは「0と1が重なり合った状態」を表現できます。複数の量子ビットを組み合わせると、表現できる状態の数は指数関数的に増加し、例えば50量子ビットあれば、約1000兆個もの状態を同時に抱え込むことができます。
ここで、量子コンピュータに関して非常によくある誤解を解いておく必要があります。それは「あらゆる選択肢を並列で一気に試し、その中から瞬時に正解を見つけ出す」というイメージです。確かに多数の状態を同時に保持して計算を進めることはできます。しかし、計算結果を取り出すために「観測（測定）」を行った瞬間、重ね合わせ状態は壊れ、無数にある選択肢の中からランダムに1つの答えだけがポンと出力されてしまいます。これでは、単なるサイコロを振っているのと同じで、正しい答えを得ることはできません。
量子コンピュータの真の計算原理は、確率の「波の干渉（量子干渉）」を利用することにあります。
水面に石を2つ投げ入れると、波紋が広がって重なり合います。波の山と山がぶつかった場所は波が大きくなり（強め合う）、波の山と谷がぶつかった場所は波が消えてしまいます（打ち消し合う）。量子コンピュータはこの「波の性質」を計算に利用します。
特殊なプログラム（アルゴリズム）を通じて巧みに波を操作し、「正解に繋がる確率の波」の山と山を重ね合わせて増幅させ、逆に「不正解に繋がる確率の波」の山と谷を重ね合わせて打ち消し合うよう誘導します。この量子干渉のプロセスを経てから観測を行うことで、圧倒的な速さで高い確率で「正答」を導き出しているのです。量子コンピュータは、魔法の箱ではなく、波の性質を極限までコントロールする精密な確率計算機なのです。
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