量子コンピュータ
量子コンピュータとは、コンピュータの作り方をモデル化したものです。量子コンピュータは、重ね合わせやもつれなどの量子力学の特定の現象を利用して、データに対する演算を行うことができるという考え方です。量子計算の基本原理は、量子の性質を利用してデータを表現し、そのデータに対して演算を行うことができるというものです。理論モデルとしては、万能量子コンピュータとも呼ばれる量子チューリングマシンがあります。
量子コンピューティングの考え方はまだ非常に新しいものです。実験が行われてきました。これらの中では、ごく少数の演算が量子ビット（量子ビット）上で行われている。実用的な研究も理論的な研究も関心を持って続けられており、多くの国の政府や軍の資金援助機関が量子コンピューティング研究を支援して、暗号解読などの民生・軍事目的の量子コンピュータを開発しています。
今日のコンピュータは、「古典的な」コンピュータと呼ばれ、情報をバイナリで保存します。量子計算では、量子ビットを使用します。量子ビットは、オンまたはオフの可能性があることに加えて、測定が行われるまでは、オンとオフの両方の可能性があり、これは重ね合わせを記述する方法です。通常のコンピュータでは、データの状態は確実に知られていますが、量子計算では確率を使用します。非常に単純な量子コンピュータしか作られていませんが、より大きな設計が発明されています。量子計算では、特殊な物理学の一種である量子物理学を用います。
大規模な量子コンピュータを作ることができれば、現在存在するどのコンピュータよりもはるかに早く、いくつかの問題を解決することができるようになるだろう（ショアのアルゴリズムなど）。量子コンピュータは、DNAコンピュータやトランジスタをベースにした従来のコンピュータなど、他のコンピュータとは異なる。光コンピュータのようなコンピューティングアーキテクチャの中には、電磁波の古典的な重ね合わせを利用しているものもあります。もつれなどの量子力学的な資源がなければ、古典コンピュータに対する指数関数的な優位性はあり得ないと人々は考えている。量子コンピュータは、古典コンピュータでは理論的に計算できない機能を実行することはできません。しかし、量子コンピュータは、多くのことをより速く、効率的に行うことができるようになるでしょう。
ブロッホ球は、量子コンピュータの基本的な構成要素である量子ビットを表現したものです。
質問と回答
Q: 量子コンピュータとは何ですか?
A:量子コンピュータとは、重ね合わせやエンタングルメントといった量子力学の特定の考え方を用いてデータに対する演算を行うコンピュータの構築方法のモデルです。
Q: 古典コンピュータとどう違うのですか?
A: 古典コンピュータは、情報を2進数で保存します。各ビットはオンかオフのどちらかです。量子コンピュータでは、量子ビットを使用します。量子ビットは、測定が行われるまで、オンにもオフにもなり得ます。通常のコンピュータでは、あるデータの状態が確実にわかるが、量子計算では確率を使う。
Q: 量子コンピュータの応用にはどのようなものがあるのでしょうか?
A: 暗号解読や、ショールのアルゴリズムなど、現在のコンピュータよりもはるかに速く問題を解決することができます。
Q: 量子コンピュータ以外にもコンピュータはあるのでしょうか?
A: はい、DNAコンピュータや従来のトランジスタベースのコンピュータなど、他の種類のコンピュータがあります。また、光コンピュータのように、電磁波の古典的な重ね合わせを利用した計算機アーキテクチャもあるかもしれません。
Q: チャーチ・チューリング論文は、量子コンピュータにも適用されるのですか?
A: はい、量子コンピュータは、古典コンピュータが理論的に計算できないような機能を実行することはできませんので、チャーチチューリング論文を変更することはありません。しかし、量子コンピュータは、古典的なコンピュータよりもはるかに速く、効率的に多くのことを行うことができるだろう。
Q:大規模な量子コンピュータはまだ実現されていないのですか?
A:いいえ。量子ビットを使った実験は非常に簡単なものしか行われていませんが、より大きな設計が考案されています。民間および軍事目的のための大規模な量子コンピューティング能力を開発するために、実用的かつ理論的な研究が興味深く続けられています。
