量子コンピューターとは?

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今回は量子コンピューターについて紹介します!💻

(※文系学生の私が書いている記事なので、間違い等あるかもしれませんが、、、何かございましたらご指摘いただけると嬉しいです!)

量子コンピューターとは

量子コンピューターは量子力学をもとに考えられたもので、ナノの世界で働いているものです。
ナノとは1の10−9になる単位です。(※ミリは1の10−3倍)

まだ実用化はされていないのですが
従来のコンピューターよりも
膨大な計算をより早いスピードで行うことができると期待されているため、
IBM、Google、Intel、Microsoftなどが研究を行なっている段階です。

また現在では、超伝導量子コンピューターを使って研究するのがポピュラーなのですが、
これは10mK(ミリケルビン)というとてもとても寒いところで動作します。

量子コンピューターの特徴①:膨らませる

そもそも普通のコンピューターと量子コンピューターの違いは、
計算方法/回答の導き方の違いです。

普通のコンピューターは与えられた計算を一つずつ行なっていきますが、
量子コンピューターは全ての予想される計算結果を膨らませその中から回答を導きます。

例えば、以下のような4枚のトランプの中から、
ある数字がどのカードであるかを知りたいとします。

ある数字を含んだ4枚のカードから
その数字がどのカードであるかを調べる。

普通のコンピューターは、一枚ずつひっくり返し
結果を求めるので最短で1回、最長で4回ひっくり返す必要があります。

1回目
2回目
3回目
4回目

この場合、知りたかった数が1だった場合は
1回目にひっくり返した時に
結果を出すことができますが、
4だった場合は4回ひっくり返さないと
結果を知ることができないのです。

一方で量子コンピューターの場合は、
一度に全てのカードをひっくり返し
得られた4通りの結果から
最も適したものを選びます。

1回目

一つずつ計算していくのではなく
一度膨らませてから答えを導き出す
ということです。

量子コンピューターの特徴②:qubit

2つ目の普通のコンピューターと量子コンピューターの違いは、
情報単位の違いです。

普通のコンピューターではbitという情報単位を使うのですが、
量子コンピューターではqubit(キュービット)という量子ビットを情報単位として使います。

bitでは情報の最小単位を0か1と表しますが、
qubitでは0と1が重なった状態も表すことができるのが特徴です。

例えばbitを使ってみると、、、

1bitのときの表し方:0, 1 (2通り)
2bitのときの表し方:00, 01, 10, 11(4通り)

となります。
一方dqubitを使うと、、、

1qubitのときの表し方:0&1 (1通り)
2qubitのときの表し方:0&1, 0&1 (2通り)

となります。
こうなることで全ての値を並列的に計算することができ、
高速な並列計算が実現できるのです。

今回は簡単な量子コンピューターの説明をしました。
実はIBMのホームページから簡単に
量子コンピューターのシュミレーションを
行うことができるので、
今後紹介できたらと思います!

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