IT初心者向けの・最新用語解説や環境の注意点

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初心者向けに解説した量子コンピュータ(QX)

量子コンピュータは、従来のコンピュータとはまったく違う仕組みで動く“次世代の計算機”です。
また、極低温環境でないと量子が運動しない事が妨げになり、特定の計算のみ高速化とされています。
ニュースで耳にすることが増えましたが、専門用語が多く、初心者にはとても分かりにくい分野です。

ここでは 例え話を使って、できるだけ分かりやすく 解説します。少しでもお役に立ててれば思い記載してます。ご参考になれば幸いです。

量子ビットとは(コインのイメージ)

量子コンピュータの最小単位は 量子ビット(qubit) と呼ばれます。

● 初心者向けの例え
量子ビットは 「空中で回っているコイン」 のようなものです。

表(1)
裏(0)

どちらかに決まる前の“回転中の状態”が、
0と1が同時に存在している状態(重ね合わせ) に相当します。

従来のコンピュータは
「0 か 1 のどちらか」
しか扱えませんが、

量子コンピュータは
「0 と 1 を同時に持つ」
という特別な状態を扱えます。

1ビットに1と0を重ねて持つ。同時に現す。例)10ビットは2の10乗=1,024回計算したが量子ビットになると1度の計算ですむ。1,024通りを1つづつ表示する事に対し1,024通りを同時に現す。後者の方が計算速度は桁違い。
量子ビットのイメージを初心者にわかりやすく解説します。量子ビットは“コインが空中で回っている状態”に近いです。表(1)か裏(0)か決まっていない“両方の可能性を持った状態”です。

重ね合わせ技術

複数の状態を同時に持てる性質です。
● 例え
本来なら「AかBか」を1つずつ試す必要がありますが、
量子コンピュータは AもBも同時に試せる イメージです。

これが「計算が速い」と言われる理由のひとつです。

量子ビットは同時に複数の状態に存在できる能力を指します。これが量子コンピュータの驚異的な計算速度を可能にしています。古典的なビットが0または1のいずれかの状態にしか存在できないのに対して、量子ビットは0と1の中間状態を含む無数の状態を同時に持つことが可能です。

重ね合わせのイメージ図

量子もつれ

離れた量子同士が影響し合う不思議な現象です。
● 例え
2つの赤・黒の球が遠く離れていても、
片方が赤色を引けば、もう片方も瞬時に黒色が引かれるようなイメージです。

2つ以上の量子ビットが複雑に関連付けられ、一方の状態が他方の状態に影響を及ぼす現象のことです。これにより、量子情報を迅速に伝達することができます。例)一つの箱に赤色と黒色の球が入っていた時、片方が赤色の球を引けば自動的に反対側は黒色の球になるようなイメージです。これは量子通信や量子計測に応用されようとしています。

量子超越性

古典的なコンピュータでは、現実的な時間では解決できない課題を、量子コンピュータでは短時間で解決できることを表現する。
Google が2019年に発表したことで話題になりました。

量子暗号化

量子の性質を利用した、非常に安全性の高い暗号技術です。
・光子(光の最小単位)に鍵情報を載せる。
・途中で盗み見されると状態が変わるため、すぐにバレる。
という特徴があります。

(量子鍵配送:光子(光の最小粒)に鍵情報を載せ、その量子力学的性質で鍵を守る。)

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