量子コンピューターとは

Wikipediaから引用すると

量子コンピュータ （りょうしコンピュータ、英語：quantum computer） は、量子力学的な重ね合わせを用いて並列性を実現するとされるコンピュータ。従来のコンピュータの論理ゲートに代えて、「量子ゲート」を用いて量子計算を行う原理のものについて研究がさかんであるが、他の方式についても研究・開発は行われている。

いわゆる電子式など従来の一般的な^[1]コンピュータ（以下「古典コンピュータ」）の素子は、情報について、「0か1」などなんらかの2値をあらわすいずれかの状態しか持ち得ない「ビット」で扱う。量子コンピュータは「量子ビット」 (qubit; quantum bit、キュービット) により、重ね合わせ状態によって情報を扱う。

従来は０１のデジタルでしか表現できなかったものが、1ビットで複数の状態を表せられるのか~、何となくわかったようなでも具体的にそれがどういうことなのかよくわからない。

組合せ最適化問題を量子アニーリングのマシンで解く場合の説明だが富士通のデジタルアニーラのサイトにある、この絵は直感的にわかりやすい。

従来のコンピューターでは積み木を箱に詰めていく際、1つずつ順番に詰めていき、失敗したら1からやり直しというループを繰り返す。1回でうまくいけばいいが最悪のケースは何度も何度もループを回して、全組み合わせを総当たりで確認することになる。

一方で量子アニーリングマシンでは一つずつ詰めていくような作業ではなく箱の中に全部の積み木を入れて、箱をゆすったらなんとなく箱に入るでしょという感じである。この場合箱を揺らす時間は結果の良し悪しに影響しますが、何度もループを繰り返す必要はなくより高速に積み木を箱に収納できると考えられます。

従来の古典コンピューターは０１で厳密な解を求めることを目的とする一方で量子コンピューターは常に最高の結果かはわからないが、高速にそれなりに良い結果をだすものと考えられる。

なぜ量子コンピューターが最近話題になっているか

最近、GoogleやIBM, Microsoftなど大手各社も量子コンピューターに積極的に投資している。その背景にムーアの法則の限界があると考える。従来の古典コンピューターは性能の向上に限界がきておりそろそろ次のブレークスルーが求められる。今のところ実用的な量子コンピューターの開発に成功したメーカーはおらずこの分野で成功すると次の世代の主導権を握れる可能性が高い熱い技術と考えられています。

とにかく量子コンピューティング始めてみよう

正直なところ筆者も現時点ではそこまで深く理解できていないが、量子コンピューターを学習しながらこのブログに記録を残していきたい。1年後にこの投稿を見返して、どう感じるのかが楽しみです。