量子コンピュータとは・AI関連用語集

量子コンピュータとは、意味や概念を詳しく解説

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量子コンピュータ

Quantum computer

量子コンピュータとは、量子力学の基本的な性質である「重ね合わせ」を用いて並列性を実現するというコンピュータのこと。従来のコンピュータの性質をはるかに凌ぐ可能性を秘めているとされ、これに対してWindowsやMacなど現存するOSは「古典コンピュータ」と称されることがある。

量子コンピューターまず、従来のコンピュータ(古典コンピュータ)は、様々な情報をデータの最小単位である「ビット」で表し、それぞれに「0」か「1」の状態を取ることで演算を行うのが特徴。つまり、常に0か1かどちらかの状態を示すことはでき、複数集まれば多少複雑な情報を処理することも可能となるが、2つ以上の状態を同時に示すことができないのがネックなのである。

しかし、量子コンピュータの場合は「重ね合わせ」により、同時により多くの処理を行うことが可能となる。

■重ね合わせって?
例えばコインをピンと指で跳ね上げ、手の甲に受け止めた時裏か表かを当てるゲームをやったとする。手の甲に落ちてしまえばそれは「裏」か「表」かのどちらかが既に決まったことになるが、これが古典コンピュータの言う「0」か「1」かの状態である。しかし、重ね合わせはまだコインが回っている、つまり「答えが出ていない」状態を指す。

量子コンピュータはこの仕組みにより、情報の最小単位が「0~3のいずれかである」という状態となる。上記の古典コンピュータの単位と比べると、より汎用性が高いことが分かるだろう。古典コンピュータでは4桁の二進数(0と1のみで表される数字)を求める場合、0000~1111まで総当たり形式で徐々に正解に近づいてゆくが、量子コンピュータでは重ね合わせの概念によって、一瞬で全ての解を示すことが可能なのである。

ただし、これは決して高速で計算を行っているというわけではない。あくまでも「0は1であり、1は0でもある」という特殊な量子の世界だからこそ導き出せる結果なのだ。人工知能開発に欠かせない機械学習の世界でも注目されている量子コンピュータ。正答率に関しての安定性を確保するのが今後の課題と言えるだろう。

AI用語解説:×AI編集部監修

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