簡単解説!量子コンピュータとは?_テクノロジーから見る2022年

簡単解説!量子コンピュータとは?_テクノロジーから見る2022年

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様々な社会課題や未来予想に対してイノベーションをキーワードに経営学者・入山章栄さんが様々なジャンルのトップランナーたちとディスカッションする番組・文化放送「浜松町Innovation Culture Cafe」。
2022年1月10日と2022年1月17日の放送では、株式会社オンギガンツ代表取締役で人工知能研究者の松田雄馬さんと、住友商事株式会社QXプロジェクト代表で東北大学大学院情報科学研究科客員准教授として量子コンピューターを専門とする寺部雅能さんにご参加いただき、「テクノロジーから見る2022年」について熱いトークが繰り広げられました。

最近では、量子コンピューターのハードウェア進化が凄まじく、将来は問題によりますが一般的なコンピューターの一兆倍くらい性能が良くなると期待されています。それによって以前より気軽に使えるようになってきました。
世の中をかえていくものとしては、今後もより一層の性能の向上が求められておりますが、量子コンピューターによって「空飛ぶ車」が日常となる世界が実現されていくかもしれません。未来を描く人がいることで、より性能の高いコンピューターを作る理由が増え、研究開発のスピードが加速していきます。

ところで、最強の計算機であり、私たちの未来を大きく変えるとして今注目されている「量子コンピューター」について知人に説明できるでしょうか?聞いたことはあっても、普通のコンピューターとの違いや性能について、難しくてよくわからないという方も多いのではないでしょうか。量子という単語に物理学の難しいイメージを連想してしまう人もいるかも知れません。
今回は、テクノロジー分野に苦手意識をお持ちの方にもわかりやすく、量子コンピューターについて説明したいと思います。

 

従来のコンピューターとは

量子コンピューターとは。古典コンピューターは2進数で演算

みなさんが、コンピューターと聞いてまず思い浮かべるのは、WindowsやMacといったOSを搭載した古典コンピューターでしょう。量子コンピューターと比較するためこう呼ばれています。
古典コンピューターは、第二次世界大戦中に敵軍であるドイツ軍の暗号を解読する手法を数々考案したアラン・チューリングによって考案されたとされています。
古典コンピュータでは、情報の基本単位を「ビット」とし、「0」か「1」の状態を取ることによって2進数で数を保持し、演算を行っています。0または1のどちらかの状態を表すことができますが、2つ以上の状態を同時に表すことはできません。

 

量子コンピューターとは

量子コンピューターとは。0でも1でもある重ね合わせ状態。

量子コンピュータとは、量子物理学にもとづく新しいタイプのコンピューターです。
物質を構成する分子をさらに細かくしたものが量子です。量子はナノサイズで、私たち人間の目で見ることはできません。この量子のもつ常識では理解できないような性質を使うことで、現在のコンピューターよりはるかに処理能力を高めることを可能にしたのが、量子コンピューターです。
古典コンピューターとの大きな違いは、2つ以上の状態を同時に表すことができることです「0」でも「1」でもあるという「重ね合わせ」の状態をうまく利用することで、計算が高速でできるようになっているのです。

 

重ね合わせの状態とは?

重ね合わせという状態の特徴を活用することで、古典コンピューターの数億倍ものスピードを発揮する可能性があるともされる量子コンピューターですが、この状態の理解が難しいと思います。
古典コンピューターでは、計算の途中で0が自然に1に変わったり、その逆が起こったりはしません。計算の処理が終わるまでビットの値は保たれます。
ところが、量子コンピューターでは、0と1の両方の状態・性質を持ったビットを使用して計算を行います。つまり、ビットは0でもあり1でもあり、0と1は同時に存在し、観測したときに確率的に0か1かが決まります。この観測するまでわからないというのがキーワードで、観測するまで状態は重ね合わさっているのです。

シュレティンガーの猫

重ね合わせ状態の説明「シュレティンガーの猫」とは
重ね合わせの状態を説明するのによく使われる「シュレディンガーの猫」という話があります。
オーストリアの理論物理学者で、ノーベル物理学賞を受賞したエルヴィン・シュレディンガーが1935年に提唱した思考実験です。
密閉された箱に1匹の猫を入れます。この箱には、放射性物質を組み込んだ機械と毒ガスも入っています。放射性物質が崩壊すると毒ガスが放出され、ネコは死んでしまいます。しかし崩壊しなければ、ネコは生きています。その放射性物質が崩壊する確率は50%です。ここには2つの状態が共存しています。
つまり、放射性物質が “崩壊した状態”“していない状態” 、さらに猫が “生きている状態”“死んでいる状態” です。つまり、半死半生の猫が実際に存在することになりますが、現実に起こり得るはずはありません。
難しい例え話かも知れませんが、量子の上では不思議な現象が起こりうるということと、その不思議な理論の上に量子コンピューターが存在しているということがおわかりいただければ幸いです。

 

まとめ

少し難しい世界の話に感じてしまうかもしれませんが、量子コンピューターについて理解していない人でも、こんな性能の高いコンピューターがあって、それによってこんな世界を実現したい、こんな世界を実現してほしいという妄想をすることが、何かをかえるきっかけとなるかもしれません。

 

ゲスト紹介

松田雄馬さん
大学院修了後、NEC中央研究所に入所。東北大学との脳型コンピュータプロジェクトの立ち上げ、博士号の取得を得て独立。2017年にはオープンイノベーションを支援する合同会社アイキュベータを設立し、共同代表に就任。昨年株式会社オンギガンツに社名変更、代表取締役に就任。「デジタル×生命知がもたらす未来経営 心豊かな価値創造を実現するDX原論」を出版。

寺部雅能さん
大学院卒業後、株式会社デンソーに就職。関連会社への出向や、デンソー先端技術研究所などを経て、一昨年住友商事株式会社に入社。現在QXプロジェクト代表の他、東北大学大学院情報科学研究科客員准教授も務める。著書に「量子コンピュータが変える未来」。

 

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// 2022.04.28追加