爆発的な計算速度を持つ「量子コンピュータ」重ね合わせと量子もつれを利用した革新技術 スペースチャンネル 宇宙系YouTuber 2/21(金) 18:01

https://news.yahoo.co.jp/expert/articles/66f69b75cb4e8e178f896fbb3098fe09d1f69e2c

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未来の量子コンピュータ想像図　出典：スペースチャンネル

近年、量子コンピュータ技術の進歩が加速しており、各国の研究機関や企業が競って開発を進めています。特に、Google、IBM、Amazonといった大手企業が量子コンピュータの実用化に向けた取り組みを本格化させており、量子ビット（キュービット）の安定化や誤り訂正技術の開発が進展しています。

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そもそも量子コンピュータって何？

実際に制作された量子プロセッサの一例　出典：Anita Fors (Chalmers)

量子コンピュータは、従来とは異なる計算原理に基づいて動作します。通常のコンピュータは「0」または「1」の二進数を用いて計算を行いますが、量子コンピュータでは「量子ビット（キュービット）」を用います。キュービットは、量子力学の原理である重ね合わせともつれの特性を活用し、従来では不可能な高速計算を可能にします。

• 重ね合わせ：通常のビットが「0」か「1」のどちらかの状態であるのに対し、量子ビットは「0」と「1」の両方の状態を同時に持つことができます。これにより、並列計算が可能になり、特定の問題に対して指数関数的な高速処理が実現します。
• もつれ：2つ以上の量子ビットがもつれ合うことで、一方の状態が決まると瞬時にもう一方の状態も決まるという現象が起こります。この特性を活用することで、量子コンピュータは従来のコンピュータに比べて劇的に効率的な計算が可能となります。

量子コンピュータがもたらす影響

IBMの量子コンピュータ　出典：IBM Research

量子コンピュータは、従来のコンピュータでは解決が難しい問題を飛躍的に高速で計算できる可能性を秘めています。特に以下の分野での活用が期待されています。

• 暗号解読とセキュリティ：量子コンピュータは現在の暗号システムを突破できる可能性があるため、量子暗号技術の開発が急務となっています。
• 医薬品開発：分子シミュレーションを高精度に行うことで、新薬の発見や開発を加速させると考えられています。
• 金融モデリング：市場予測やリスク管理の高度な分析が可能になり、より精度の高い金融シミュレーションが実現する可能性があります。
• 人工知能（AI）の発展：量子コンピュータの計算能力を活かし、AIのトレーニング時間の短縮や、より高度なモデルの開発が可能になると考えられています。

最近では、Googleが「量子超越性」を達成したと発表し、量子コンピュータが特定の問題を古典コンピュータよりも格段に速く解く能力を示しました。また、IBMは量子コンピュータをクラウド経由で利用できるプラットフォームを拡充し、多くの研究者や企業が実際に量子技術を活用する機会を増やしています。さらに、中国の科学者たちは新しい誤り訂正手法を開発し、より安定した量子演算の実現に一歩近づいています。

量子コンピュータの課題

未来の量子コンピュータ想像図　出典：スペースチャンネル

夢のような技術である量子コンピュータですが、実はその実用化にはいくつかの課題が残されています。

• 誤り訂正技術の向上：量子ビットは非常に脆弱であり、外部環境の影響を受けやすいため、誤り訂正技術の開発が必要です。
• スケーラビリティの問題：現在の量子コンピュータは数十～数百のキュービットしか持たず、大規模な計算を行うにはさらなる拡張が求められています。
• 冷却技術の発展：量子コンピュータの多くは極低温環境（摂氏-273度近く）で動作するため、冷却技術の改良が必要です。

量子コンピュータの商業化には、まだいくつかの技術的課題が残されていますが、2020年代後半には実用的な応用が見込まれています。特に、誤り訂正技術の進化が鍵を握るとされており、安定した大規模な量子コンピュータの実現に向けた研究が続いています。

さらに、各国政府も量子技術の研究開発に巨額の投資を行っており、欧州連合（EU）は「量子フラッグシップ」プロジェクトを推進し、米国や中国も量子コンピュータ分野においてリーダーシップを発揮しようとしています。今後も量子コンピュータの進化に注目が集まり、世界の技術競争が一層激化することが予想されます。