パラレルワールドの概念、量子コンピュータで何ができるのか？

どうも、ブログ運営者のポチ（@sunrise_033）です。

みなさん量子コンピュータは知っていますか？

次世代のコンピューターとして期待される「量子コンピューター」が、スーパーコンピューターで１万年かかるとされていた計算を、わずか３分２０秒で計算できることを実証したとグーグルが発表しました。

引用元：Yahoo!ニュース

最近はこのように、何かと注目を集めている話題ですよね。

実はこの量子コンピュータは都市伝説などでは、意外と身近なテーマでもあります。

学問したいが不思議なことも多いので楽しいですよね。

この記事では、量子コンピュータで何ができるのか？について簡単にまとめていきます。

これ読んで、面白い学問である量子力学、それを応用した量子コンピュータに興味を持ってもらえると嬉しいです。

量子コンピュータとは？

そもそも量子とはなんでしょう？

あまり聴き慣れない言葉かもしれません。

粒子性（物質の性質）と波動性（状態の性質）を併せ持つ、このような特殊な存在を、 普通の物質と区別するため、「量子」(quantum) と呼びます。
その「量子」を研究するのが「量子力学」です。　電子は「量子」の代表格です。

引用元：量子力学入門：量子とは何か？

簡単に言うと、物質の中で1番小さな単位ということです。

原子を作る粒子のことを量子力学用語で「量子」と呼んでいるのですね。

そして、量子力学の性質の一つである重ね合わせを利用しているのが量子コンピュータなのです。

この量子力学の性質を理解する代表的なものでは、「シュレリンガーの猫」という思考実験があります。

観察できないときに２つの結果が「重ね合わせになる」という特徴を提唱した思考実験です。

同時に観測問題の矛盾点を浮き彫りにした実験でもありました。

従来のコンピュータとのちがい

では、私達が普段使っているコンピュータとなにが違うのでしょうか？

従来のコンピュータの場合

WindowsやMacと言ったコンピュータは、情報の単位であるbitを2進数を用いて演算をしています。

演算とはコンピュータの中で計算を意味します。

2進数とは2を基礎とした数値になります。

コンピュータは「0」か「1」のどちらかの数字を保持して演算をしているのです。

参考元：量子コンピュータ超入門！文系でも思わずうなずく！｜ferret

量子コンピュータの場合

一方、量子コンピュータは上記の説明の通り、量子学的な要素である重ね合わせの性質を取り入れています。

この要素を使った情報単位のことを「量子ビット」といいます。

この重ね合わせとは、決定していない状態(観測されていない状態)の時に結果が重なり合うというものです。

簡単にいうと0でもあり、1でもある状態を作り出すことを可能にしたという事でもあります。

これは人間で例えるなら、「好きなのに、嫌い！」という心境と似ています。

要するに量子コンピュータでの情報処理は、人間の脳やその中の神経細胞であるニューロンと近いということになります。

これは、人の考えや思考に近いことをしているとも言えるかもしれませんね。

パラレルワールドの概念を応用

また、0と1以外にも2.3という具合に表すことができると言います。

そしてこの状態はいずれかの結果をもたらします。

このように「1」の時もあれば、

「3」の時もあります。

すなわち量子力学では観測される結果が同時に並行して出ていることになるのです。

これを「エヴェレットの多世界解釈」と言います。

コペンハーゲン解釈（量子力学での解釈の一つ）でいうところの1つの世界で起きている事象(波動関数の崩壊)を並行して起きる世界で起きているものとして考える解釈です。

こうした概念を元に量子コンピュータは計算をしているので、並行した世界=パラレルワールドを証明しているとも言えそうです。

なんだか、SF映画のようにワクワクする話ですよね。

量子コンピュータで出来る事は？

では、量子コンピュータどのようなことが今後できるようになるのか？

現行のコンピュータで解読が現実的に不可能だった「因数分解」を解読できる

最近、Googleの量子コンピュータが1万年かかる演算を解読したことが最近話題になりましたね。

従来のコンピュータでは「因数分解」の計算はとても苦手です。

ざっくりというと、理由はいくつもの演算をたくさんするからです。

なので解読不可能というわけではなく、途方もない時間がかかってしまうのです。

すが、量子コンピュータは因数分解を実用的な時間で解読することが出来る可能性があるのです。

暗号化を解読できてしまう

セキュリティ対策の暗号化などは、この因数分解を利用しているので、量子コンピュータは暗号化を容易に解読してしまう可能性もあります。

もしこれが悪用されてしまったら、大変なことになりますよね。

そのため、暗号化も量子コンピュータを用いたものに変化していくのかもしれません。

まとめ

いかがでしたか。

量子コンピュータは世界から注目された技術の一つです。

これを詳しく見ていくと、量子力学や多世界解釈に結びつくのが、とても面白くて魅力的ですね。

今後の研究の成果に注目ですね