量子化と計算機の電子化

そもそも「量子コンピュータ」とはどのようなものでしょうか？「量子」と「コンピュータ」のそれぞれについて考えてみましょう。

私たちの通常の運動は古典力学で記述されますが、古典力学では連続的な値である物理量が、ミクロの世界では常にある単位量の整数倍の値しかとれず、その単位としての物理量の最小量は「量子」と呼ばれます。量子としては、エネルギー量子、作用量子（エネルギーと時間の積の単位、プランク定数）、フォトン（光量子）、角運動量の量子などがあります。連続と思われていた量が実は不連続であり、「不確定性原理」や「重ね合わせの原理」、「量子もつれ」、「観測」などの量子力学の概念の明確化が、多くの研究者によりなされてきました。

また、原子、電子や光子など、波と粒子の2重の性質を持つ極小の物質自体を「量子」と呼ぶ場合もあります。物質とエネルギーは等価です。分子や原子、原子核、更には素粒子（分解できない基本粒子）としての電子やミュー粒子などにも、量子としての波と粒子の2重性があります。

一方、「コンピュータ（計算機）」は現代社会では不可欠であり、様々に活用されてきています。従来の計算機は、真空管（第1世代）、トランジスタ（第2世代）、集積回路（第3世代）、そして、マイクロプロセッサ（第4世代）と発展してきました。かつては機械式計算機から出発して、電子計算機としての「パーソナル・コンピュータ」、「メインフレーム・コンピュータ（汎コン、大型汎用計算機）」、そして、「スーパーコンピュータ（スパコン、超高速並列大型汎用計算機）」があります。計算には2進法の単位（ビット）を用いますが、「量子コンピュータ」では、量子力学での不確定性原理に基づく重ね合わせの法則をコンピュータの計算単位であるビット（量子ビット、キュビット）に適用して、並列計算に利用します。

要点BOX
●量子とは不連続な物理量の最小単位
●量子コンピュータは不確定性原理による重ね合わせの法則を利用

（「今日からモノ知りシリーズ　トコトンやさしい量子コンピュータの本」ｐ.20-21より抜粋）