極簡単にわかりやすく「量子コンピュータとは?」について説明しました。
辞書には、「物質の量子力学的な性質を利用して動作するコンピュータ。複数の計算を同時に実行でき、スーパーコンピュータの数億倍ともいわれる高速計算が可能とされる」とあります。
古典コンピュータ(普通のコンピュータ)は、「0」と「1」の組み合わせによって、動作しています。
この「0」と「1」で表す情報処理の単位は、「ビット」と呼ばれます。
例えば、「2」という数字は「10」という2ビットで表され、「A」という文字は「0100 0001」という8ビットで表されます。
この「0」と「1」は、コンピュータの電子回路のスイッチをオン・オフすることで実現されます。
このスイッチのことを「論理ゲート」と呼びます。
量子コンピュータは、「0」と「1」を重ね合わせた「0+1」という状態の処理によって、動作しています。
この「0+1」と表現したものは、量子力学に従って、蓋を開けるまで、「0」か「1」かが、分からない状態のものを指しています。
「0+1」という情報単位は、「量子ビット」と呼ばれます。
この計算を実現する電子回路を「量子ゲート」と呼びます。
古典コンピュータの計算方法を例えると、1円玉を台の上に放り投げて、出た「裏」と「表」を読み取って、「0」か「1」を判別して、計算しているようなものです。
一方、量子コンピュータは、1円玉を台の上で回転させた状態で、「裏」と「表」を読み取って、判別して計算するようなものです。同時並行的に、とても素早く判別・計算できますが、誤りも発生します。
4桁の暗証番号を解く場合に、古典コンピュータは、10の4乗回の計算が必要になります。
以下は、2進数の3桁の数字を求める時の総当たり計算の図です。
一方、量子コンピュータでは、「0+1」の重ね合わせの性質を利用して、「0000」から「9999」までの10,000通りの計算を同時に行うことで、瞬時に正解を導き出せます。
この図では、正解の「101」を導き出していますが、間違えて、他の答えを出す時もあります。
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