量子コンピューターとは？可能性や今後の展開を調査！

量子コンピューターとは？

量子コンピューターとは、現在開発が進められている、次世代型のコンピューターです。量子というとても小さな要素を利用し、従来型のコンピューターでは計算しきれない問題を解決できるようになると期待されています。実用化されれば、交通渋滞の解消、CO2の削減、ビッグデータの解析、AIの開発など、私たちの生活に大きな進展をもたらすと言われています。

そもそも量子とは？

量子とは、元素など物質を構成する最小単位です。不思議なことに、我々の常識では考えられない、「粒子」と「波」の両方の性質を合わせ持っています。2つの性質を確率的に両方持っている、という他にはない性質をもっているのが最大の特徴です。

量子の性質を理解するためには、観察をするかしないかによって動きが異なることを示した、二重スリットの実験がわかりやすいので、ご興味があればご覧ください。

いままでのコンピューターとどう違う？

では、量子を用いることで、従来のコンピューターからどのような変化があるのでしょうか。そのためには、従来型のコンピューターの仕組みについても理解する必要があります。

いま現在、私たちが使用しているものは、「デジタルコンピューター」や「古典コンピューター」と呼ばれています。「デジタル」というのは、「離散値」という意味で、デジタルコンピューターは電圧のonとoffの2つの状態を１と0と置き換えて計算しています。またそのため、最適な組み合わせを見つけるときに、すべての組み合わせをひとつずつ計算する必要があります。

一方、量子コンピューターでは、量子が確率的に0と1の2つをあわせもつという状態の量子ビットを利用して、一括で重ね合わせて計算することができます。このおかげで、無数にある組み合わせの中から最適な選択肢を見つけ出すことに適しています。この最適化問題は、現代のス－パーコンピューターでは計算するのに何億年もかかるのに対して、量子コンピューターであればものの数時間で解くことができると言われています。これにより、前述の渋滞回避やビッグデータの解析技術、AIの能力向上などが期待できるのです。

今後の展開は？

早いうちに試験運用も

現状、最適化問題だけに特化した「量子アニーリング方式」はすでに商用化されていて、クラウド経由で使用することができる段階まできています。しかし、エラー訂正が難しいなど様々な問題を抱えており、最適化以外にも応用することができる「量子ゲート型」の開発には、あと10年〜20年かかると予想されています。

しかし、2019年には米Googleが、古典コンピューターでは解決できない問題を量子コンピューターで解いたことを意味する「量子超越」を発表。また、国内勢も富士通などが2023年に企業への提供を始めることとしているなど、開発は進んでいます。

今では解けない問題が解消されるように

量子コンピューターによってどのような問題が解決されるといわれているのでしょうか。

期待されている効果のひとつは、渋滞緩和です。量子コンピューターは、無数にある組み合わせの中から最適なものを選び出す、最適化問題に特に秀でているため、渋滞しないような道をそれぞれの車に対して提供できるようになると言われています。

また、量子コンピューターは計算時に超電導状態になり、電気抵抗がゼロとなるため、電力をほぼ消費しません。その結果、CO2の排出量も削減することができると、環境面からも注目が集まっています。

また、他にも製薬や新素材の開発など、組み合わせに関する分野での活躍が期待されています。

おわりに

今回は、量子コンピューターについてご紹介しました。飛躍的な計算能力を持ち、私たちの暮らしを激変させる可能性を秘めています。身近なものになるのはまだ先の話ですが、着々と実用化に向けて作られているのです。

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