量子コンピュータの仕組みを分かりやすく教えて下さい

今までは0と1で表していたものが、
量子コンピュータでは0と1が重なり合った状態であるから、
桁数が減って早くなる。
? こう言われて、納得できる人がいますか?
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2、3年前くらいから、量子コンピュータに興味がありました。

パソコンに搭載されれば、スピードに関するストレスは無くなると思ったからです。
今ではローエンドモデルの製品を買うには、色々妥協する必要があります。

しかし今の何千万、億倍のスピードが出るなら、
性能という概念すら消滅するかもしれません。

新聞などでチラホラ見かけるようになりましたが、
なぜ早くなるのかの説明が、さっぱり分かりませんでした。

最近、日経ビジネスで量子コンピュータの特集がありました。
親父が読み終わった後で、読ませてもらっています。

喜んでページを開いたのですが、
「学者でも難しいと言っているのだから、そういうものだと納得するしかない。」
とのことでした。

コンビニで衝動買いした本です。

パラパラとめくったところ、量子コンピュータに関してのページは1ページだけ、
内容は新聞や日経ビジネスといっしょでした。

なんで買ったのか不思議なのですが、
相対性理論やシュレディンガーの猫のページも目に入って、
それらの知識が曖昧だったので、確認しておこうと思ったからでしょう。

しかし、買ってよかったと思っています。

重ね合わせの意味が全く分からなかったものが、
少し手がかりをつかめたような感じです。

新聞や雑誌も、説明するならもう少し丁寧にするべきだと思います。
重なり合った状態をそういうものだと思え、では、
何も言わないほうがマシという気もします。

まあ、難しいところですか。

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量子とは

簡単に言えば、原子より小さい物質です。

こう言っていいのでしょうか。
よく分かっていないのかも。

波と粒子の性質をあわせ持つもの、でいいでしょうか。

本を読む前から知っていた知識としては、
ニュートンの古典力学では説明できない挙動が、
ミクロの世界では起こりうる、というものがありました。

天体の世界で起こりうる現象を扱うのが、相対性理論。
(言い切っていいのか分かりませんが)

ミクロの世界において、既存の理論では説明できない現象を扱うのが、
量子力学ということになると思います。

理論の発展の過程としては、それであっていると思います。

量子論とは、量子を扱う理論の総称です。
量子力学の他に、量子化学、量子生物学などと細分化されています。

二重スリット実験 学者でなくとも衝撃を受ける現象

この実験を知れば、重ね合わせというのがどういうものなのか、
少しはイメージできるようになると思います。

電子銃から電子を打ち出すと、スリットを抜ける所からまた波が広がります。
2つの波が干渉して、強いところと弱いところができます。
それがスクリーンにぶつかると、それを表した縞ができます。
これを干渉縞といいます。

問題はこの後です。

打ち出す電子を一つずつにすれば、波はできないのではないでしょうか。
ならば干渉することもありません。

しかし実際には、干渉縞は現れるのです。

これについては、こう考えられています。

電子は自身が進むことのできるあらゆる経路を同時に通り、
自分自身と干渉し合うと。

これが量子コンピュータの話によく出てきた、
0と1が重なり合った状態ということなのだと思いました。

人から押し付けられたものは、納得出来ない限り信じることは出来ませんが、
現象として現れるものなら、そういうものだと思わざるを得ません。

新聞や雑誌も、重ね合わせという言葉を使うなら、
せめてここから説明してくれればいいのに、と思います。

シュレディンガーの猫

干渉実験の話には続きがあります。

一つだけ発射した電子の行方を、検知器で捉えようとすると、
干渉縞は現れなくなります。

観測することによって、一つだけの電子の位置が確定し、
波が消えてしまうからです。

この観測という概念を扱う思考実験が、
エルヴィン シュレディンガーによって提唱された
「シュレディンガーの猫」です。

シュレディンガーは観測が対象を変化させるという見方には、
納得しませんでした。
(アインシュタインも同様です。)

その思考実験では、箱の中にネコと、
50%の確率で作動する毒ガス発生装置を同時に入れます。

シュレディンガーは箱を開けようが開けまいが、
猫の状態は確定していると主張しました。

しかし別の学者たちは、
生きている状態と死んでいる状態が重なり合っている、
と考えました。

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先ほどの干渉実験の話に衝撃を受けたのですが、
理論は現象を予言する以前に、
目の前の現象を説明できなければ始まらないと考えています。

無論、理論の発展は望みますが。

現状では分からないことが多いので、
理論というより、経験則の印象を受けます。
分からないが受け入れる、ということです。

しかしそれが、量子コンピュータやその他多くの工業製品を生み出し、
それ以外の、たとえば素材や薬剤の製造など、
幅広い分野において役立っているのです。

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