週刊リョーシカ！

2008-08-22掲載
さて、今週からはいよいよ量子コンピュータをテーマにお届けしてまいります。その名も「量子コンピュータ編」。そこでまず今週は、「量子コンピュータって何？」という基本のところから押さえていきたいと思いますよ。量子コンピュータといえばリョーシカは専門中の専門ですからどーんとおまかせください。（もしも専門的に知りたいという方は岩波書店『科学』2007年10月号に量子計算の記事が掲載されていますのでどうぞご覧ください）というわけでウェブのほうは今週もリョーシカ流にまいりますよ。 GO! GO!
	ああ、リョーシカ！今回からのテーマですがね、お茶を濁すようですが……
	お茶ですか。。。
	いや、その、量子コンピュータについてはわたしはリョーシカの日頃のご研究ぶりも知ってるわけですが…… その一方で、ウェブで公開したりとか、こうするとできるとかいう話をね、耳にすることもあるんですよ。
	量子コンピュータを、ですか？
	はい。そういうこともなくはないと。たとえばニュースなんかでも素子を開発したとか何とか……。
	うーん。では、量子コンピュータとは何かというところから説明していきましょうか。
	いーですね、それ。
	量子コンピュータというのは、量子的な状態を使って、情報処理しようというものです。
	ふむふむ？
	量子ビットひとつでは、とても計算できませんから、たくさんの量子ビットを使って計算します。
	2量子ビット以上ですね。ぞろぞろと。
	はい。 1量子ビット操作と 2量子ビット操作を組み合わせることで、量子情報処理ができることが理論的にわかっています。
	2量子ビットと言えば…… エンタングルメントですねえ。
	そうです。エンタングルメントのような量子に特徴的な性質をうまくコントロールして量子情報処理を行っていくことになります。しかし、量子の性質は壊れやすいですから、情報処理のプロセスで、古典的な状態へ変化してしまったらダメなんです。
	ということはつまり…… 量子の状態を保つのは難しいけどもし量子系をうまく操作できれば私たちがよく知っている古典的な物理系ではとても考えられないようなことができるんじゃないかってこと？
	ええ。量子計算というのは、古典計算では達成できないたいへん高速な演算が可能であると期待されています。
	量子コンピュータができたら何を解いてもらうんですか？
	可能性としては、今まで解くのに長大な時間がかかっていた問題が解けるようになるとか、複雑な系が解析できるようになるとか、いろんなことが考えられます。

	ただ、量子コンピュータが本当に出来るのは実際にはまだまだ将来になると考えられます。今注目されているのは、やはり量子コンピュータの元になる素子をどういう物理系をどのように使って作るのかというところですね。たくさんの量子ビットを操作して、計算のプロセスを導き、正しい解を得るためには、まだまだ超えなければならない壁がいくつも立ちふさがっているんです。
	ということは、そういう状況の中で何が実現できたのか、というところをニュースなんかではよくよく読まなきゃいけないんですね？
	何をどう実現したのか、ですね。量子コンピュータと言っていても量子コンピュータのシミュレーションになっている場合もあります。

	なんかミョーにありがちですね、それ。
	古典的な場合なら、たとえば現在のコンピュータ業界でもよくある話題として「素子を開発した」とか「ゲートができた」というニュースがありますが、これはたった1回できたという話ではなくて、何回でもできるし、ずっと使える。そのように信頼性ある技術を開発したということを意味しますね、ふつう。
	えっ？そうじゃない場合があるんですか？
	量子の場合は、古典的な場合と違ってやはり壊れやすいという性質があります。

	デコヒーレンスですね。（第17週を参照）
	そうですね。デコヒーレンスのように量子に特有の問題があって素子として動いたといっても技術として信頼性が問えるような開発段階にあるわけではありません。量子系で、ある特定の動作ができたというのを示すこと自体が成果であるような段階ですね。ですから、全部量子的に動いているのか、量子性が確認されているのかどうか、という点が大事なポイントです。また、できたという素子を集めても量子コンピュータになるわけではありませんから、現実的な量子技術としてどうなのか、将来性や拡張性を備えているかどうか、といった点をいろいろと考えていかなければいけません。
	なるほど。でも……ちょっと待ってくださいよ。量子ビットを用意して、ぞろぞろといっぱい並べて、エンタングルさせてやって……と。で、これでどうやって計算するんですか？？
	今週はこのくらいにしましょうか。
	ええっ！
（つづく）
さて、今週から「量子コンピュータ」編です。「量子コンピュータ」っていう言葉は聞いたことがあるけれどそれがどういうものかは、現物もないし、なかなかイメージしにくいですよね。しかし、現在のコンピュータがこのままスピードアップして発展するといずれ量子の影響が無視できない領域、すなわち「量子領域」へ突入します。その時、コンピュータはどうなるのか？しかも有名な「ムーアの法則」によれば、量子領域への突入の時期は、もう、かなり近づいているんです。そんな視点からも世界の注目を集める量子情報処理。『週刊リョーシカ！』の来週は、その計算を行う広いフィールドに注目していきますよ。来週もお楽しみに。