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量子コンピュータとは・意味

カテゴリー：テクノベート(テクノロジー×イノベーション)

量子コンピュータQuantum Computer

量子コンピュータとは、量子力学の原理（電子、原子、光子などの量子の波としての性質）を利用して計算することで、従来のコンピュータに比べはるかに高速な計算ができる可能性があるコンピュータのこと。


そろばんでは玉を物理的に動かすことで計算するように、計算機、コンピュータはなんらかの物理現象を使って計算を行っている。現在のコンピュータではトランジスタのON/OFFを使い２進法で計算をしており、その処理能力はトランジスタ数に依存している。


コンピュータで実際に計算を実行するCPU（中央演算処理装置）には大量のトランジスタが組み込まれており、その数は10億個にのぼる。有名なムーアの法則にしたがい、過去50年間近く、単一面積当たりのトランジスタ数は18ヵ月ごとに約２倍になってきたが、小型化するトランジスタのサイズが原子１個のサイズに近づいており限界が近づいていると言われている。


一方、人工知能開発をはじめとしてさらなる高性能なコンピュータへのニーズは高まっており、従来のコンピュータを超える、量子コンピュータへの期待が高まっている。


すでにIBMが量子コンピュータの販売を開始しており、インターネット上で量子コンピュータを試せるサービス（IBM Quantum Experience）もあり、無料でだれでも試すことが可能である。


また、2019年10月にグーグルの研究グループがスーパーコンピュータでも1万年かかる計算を量子コンピュータで200秒で実現したことが大きなニュースとなった。


ただ、量子コンピュータが従来のコンピュータより速く解ける計算は、素因数分解、組合せ最適化をはじめとして現状ではまだ限られており（ネットのQuantum Algorithm Zooによればその数60程度）、従来のコンピュータのように私たちが日常的に汎用目的に利用するというよりは、スーパーコンピュータのように、ある特定の目的に使われるようになる可能性が高い。暗号解読、新薬、新素材の開発、シミュレーション、機械学習などへの応用が期待されいてる。


ただ、実用化には素子数（量子ビット）が100万から１億個は必要とされているが、先ほど紹介したグーグルの量子コンピュータでも素子数は53個にすぎない。また、実用化には演算のエラー率もさらに何桁も引き下げることが必要と考えられており、実用化に向けては解決しなければならない課題もまだまだ多い。


量子コンピュータが実現すれば、人間のあらゆる活動に与える影響は計り知れないと予想されるため、グーグルなどの世界的企業や、日本を含む国家レベルで熾烈な開発競争が展開されている。

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