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【10分で分かる】量子コンピューターとは?分かりやすく解説

目次

【10分で分かる】量子コンピューターとは?分かりやすく解説

皆さんは「量子コンピューター」という言葉を聞いたことはあるでしょうか。
理系の人や物理学に詳しい方は聞いたことがあるかもしれませんね。

実は「量子コンピューター」は今後の研究の進み具合によっては、私達の生活を今以上に良くすることが出来る可能性を秘めた技術なのです。

今回はそんな「量子コンピューター」について聞いたことない人でも必ず10分で理解できるように分かりやすく解説しました。

10分後のあなたはきっと「量子力学のことをだれかに話したくてたまらない。」こんな気持ちになることを保証します!

それでは、見ていきましょう!

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量子コンピューターとは

量子コンピューターとは簡潔にいえば「量子力学の考え方を使ったコンピューター」のことです。
まず、量子コンピューターのイメージを掴むためには、現在、一般的に使われている古典コンピューターの仕組みを考える必要があります。

現在、世間一般で使われているwindowsやMacなどのOS搭載のコンピューターは量子コンピューターと区別するために「古典コンピューター」と呼ばれています。

古典コンピューター

古典コンピューターは16~18世紀にガリレオ・ガリレイやアイザック・ニュートンなどの偉大な数学者によって提唱された古典力学を基に設計されています。

古典力学の提唱以降、「コンピューターのようなもの」は様々な研究者によって作られていましたが、1936年にアラン・チューリンによって投稿された論文によって現在の「コンピューター」の理論が決定づけられました。

実際の仕組みは、全ての情報を0か1の2進数で表現し、計算を行います。
なぜ「0」か「1」なのかというとコンピューターは電気が流れているか(オン)、流れていないか(オフ)でしか認識することは出来ません。

そのため、電気のスイッチによって、オン=「1」、オフ=「0」の組み合わせを無数に作り出し、情報を保持しているのです。

量子コンピューター

上述した古典コンピューターに対し、量子コンピューターでは、「0」か「1」以外の数字を表せることができます。

これは「重ね合わせ」と 呼ばれる量子力学の基本性質が関係しているのですが、量子コンピューターでは「0」と「1」に加えて「0であると同時に1でもある」この状態を表すことが出来るのです。

この仕組みを応用することで、量子コンピューターでは「0」か「1」しか使えない古典コンピューターに比べて非常に早い処理速度での計算が可能になるのです。

量子コンピューターの現在地点

量子コンピューターは1980年に基礎理論が提唱され、それ多くの研究者によって少しずつ、発展してきました。
そして最近になって、ようやく実用化に向けたプロトタイプが世に出回り始めています。
しかしながら、一般に普及されるにはまだ時間がかかると見られています。

もし量子コンピューターが私達一般の人たちにも普及されれば私達の生活を大きく変えることは間違いないでしょう。

そのため、将来の量子コンピューターの主導権を握るため、各企業が量子コンピューターの研究を積極的に行っています。

Google

現在、GoogleではNASAなどと共同で量子人工知能研究所を運営しています。
その機関では、量子コンピューターとAIなどの最新技術を組み合わせて活用することが出来るかを日々、研究しています。

また、Googleは2019年10月に「電子超越性」を確認できたと発表して話題になりました。
「電子超越性」とは簡単に言えば、「量子コンピューターが古典コンピューターを超えている」という性質のことです。

実は、理論上は明らかに量子コンピューターが優れているはずだと言われていましたが、これまで、データとして量子コンピューターが古典コンピューターに優れているとは言えなかったのです。

「電子超越性」の実証によって技術革新が起きることはありませんでしたが、このGoogleの発表によって多くの企業が量子コンピューターの研究に力を入れ始める大きなきっかけになりました。

IBM

アメリカIBMは2021年2月3日に同社の量子コンピューターの性能は2021年末までに100倍に達するとの見込みを同社のロードマップにて発表した。

また、人工知能関連や金融関連の計算処理のような非常に複雑な計算に対応する量子コンピューティングアプリケーションを向こう2年でリリースするという目標を掲げた。

また、IBMは先程、上述したGoogleの「電子超越性」に異論を唱えたことでも大きく話題になりました。

Microsoft

2019年に7月に量子コンピューター用アプリケーションを開発できる[Microsoft Quantum Development Kit」を発表しました。

これによって、研究機関や企業の量子コンピューティングシステムやサービス構築のハードルは低くなりました。

量子コンピューターの将来

量子コンピューターの発展は私達の生活を大きく変える可能性があると言われています。

では実際に量子コンピューターは私達にどのような未来をもたらしてくれるのでしょうか。

新素材や新薬の開発

新薬の開発には様々な化学物質を組み合わした上で最適なパターンを探し出さなければなりません。そのパターンは膨大な数になります。

実際にガンの治療薬の組み合わせのパターンは1000兆の1000万倍とも言われています。これほど大きな組み合わせはスーパーコンピューターでも計算することは出来ません。

しかしながら、非常に早い処理速度を持つ量子コンピューターであれば膨大なデータの中から最適な組み合わせを見つけることが出来るのです。

これによって、今までは治療が難しいとされてきた末期ガンやALSなどの難病を治すことが出来るようになるかもしれません。

金融の最適化

2008年に起きたリーマンショックでは、リスク評価が不十分だったことが原因でした。金融におけるリスク計算、リスク同士の相互関係は非常に複雑なのです。

量子コンピューターの発達はこうした複雑な計算を可能にし、銀行やヘッジファンドは投資ポートフォリオにおけるリスクをより低下させる事ができると期待されています。

車の渋滞の解消

現在、東南アジアでは急激な車の増加に道路などのインフラの整備が追いつかず毎日の様に発生する交通渋滞が大きな社会問題となっています。
量子コンピューターはこういった交通渋滞をも解消する可能性を秘めています。

一つの都市の渋滞解消の実証実験を行うためには、何百万台という車と、様々な経路の組み合わせがあるため非常に膨大な計算量になります。
こういった計算において量子コンピューターを活用することで一分程度で済ませることが出来ます。
一分程度で随時、道路の全ての情報を処理できれば交通渋滞の解消も実現可能になるのです。

まとめ

いかがだったでしょうか。今回は量子コンピューターについて解説させていただきました。
量子コンピューターはまだ実用段階ではない最先端技術ですが、実用化されれば一気にコンピューターの情報処理能力が向上し、テクノロジーの様々な分野で大きな変化が起こるでしょう。

また、量子コンピューターは突き詰めると、量子力学が関わるかなり専門的な内容になりますが、もし今回の記事を呼んでみて興味が湧いたのであれば、もっと詳しく調べてみるとお面白いかもしれません。 では、最後までお読み頂いてありがとうございました。

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この記事の監修
リカイゼン サポートデスク 
吉田・新町
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