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量子コンピューターとはなんなのか?

☆量子コンピューターとはなんなのか?
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2017年になって、量子コンピューターという言葉をよく聞くようになりました。
なんでもとても速いコンピューターらしいのですが、よくわかっていません。
覚書です。




・まず量子というのは何なのか?


物理量の最小単位。
とても小さな物質やエネルギーの単位で、光や電子などのミクロの粒子。

物質を形作っている元素の最小単位を原子といいますが、
その原子を含め、その原子を形作っている更に小さい電子、中性子、陽子というのもの、
素粒子と言われる、光子やニュートリノやクォークなども、
この量子に含まれるようです。

原子の大きさは、1メートルの10億分の1程で、ナノという単位で呼ばれますが、
それより細かいサイズも量子に含まれるので、更に小さいサイズも量子と呼ばれるようです。

量子というのは、とにかくとても小さいサイズの物質と覚えても良いのかも知れません。

昔、「聖闘士星矢」という漫画で、人の体も花も木も、地上にあるものも、
宇宙のすべても、原子で出来ていて、破壊するというのは、
原子を砕く事と言っていましたが、聖闘士星矢達のパンチは、
原子を砕いて、量子にまでにして破壊するという事になるのかも知れません。

・量子力学


そのとても小さいサイズの物質の世界で起こる事を、調べたのが、
量子力学というようです。

・量子コンピューター


その量子力学の理論を利用したコンピューターが、量子コンピューターと言われていて、
スーパーコンピューターよりも早く計算出来るようです。
ハード的には、回路の中を通る量子の粒を計算に用いるそうです。

・なぜ早く計算できるのか?


普通のコンピューターは、ビットという単位で、「0」と「1」の組み合わせ(2進数)で計算して、
それをコンピューター内で色々組み合わせた結果、ソフトウェアのアプリケーションなんかが動いたりします。

例:4ビット
「0001」で、普通の数値でいう「1」を表す。
「0010」で、普通の数値でいう「2」を表す。
「0011」で、普通の数値でいう「3」を表す。
「1111」で、普通の数値でいう「15」を表す。
など。

普通のコンピュータは、
この1つのビットには、「0」か「1」のどちらか(原理は、電圧のon/off)しか、入らないのですが、
量子コンピューターというのは、
この1つのビットに、「0」と「1」の混在が出来るそうです(並列性。量子ビット)。
よくわかっていませんが、その量子ビット入る可能性がある値をすべて表現する事が出来るというのだろうか。

この辺がよくわからないのですが、
一度に2つの状態を表す事が出来るそうです。
そんな事をしたら計算結果が違うものになるかと思うのですが、
今までと同じようにビットも使えて、並列性でも使えるという事なのかも知れません。

普通のコンピューターの4ビットでは、一度に、「0001」から「1111」のどれか1つしか表現できない。
量子コンピューターの4量子ビット(キュービット?)では、一度に、「0001」から「1111」を同じ確率で、同時に表現できるらしい。

よくわからないが、それが正しいなら、こんな事が出来るらしい。
4ビットで、「0001」から「1111」で、末尾が「1」のものを見つけたい場合、
末尾が「1」なのは、「0001」と「0011」と「0101」と「0111」と「1001」と「1011」と「1111」の7個(あってる?)かと思うが、
普通のコンピューターだと、1回ずつ「0001」から「1111」までを(合計16回?)探して〇か×か考えないといけないが、
量子コンピューターだと、「0001」から「1111」を同じ確率で、同時に表現できるらしいので、1回で、答えの〇×を判定できるらしい。

その分、計算スピードが上がって、普通のコンピュータの2のn乗倍(nは量子ビット数)で計算できるらしく、
早いそうです。

もしそうだと、固定のビットでの計算は、従来通り必要でしょうから、
すべての計算の速度が上がるわけではなく、ある特定の計算(総当たりなど)に速度が上がるのではないかなと思います。

・世界で初めての量子コンピューターは?


2011年に、カナダで、「Dウエーブ」という商品が出来たそうで、
初めは、本当に量子コンピューティングで作られたものか、問題視はされたようですが、
どうやらそうであるとされているようです。
この時、スーパーコンピューターの1憶倍の速さのようです。

・感想など


正直に言って、難しい理論は理解出来ませんので、簡単な表面的な理屈を書きたかったのですが、
私自身あまり理解出来ていないので、これからまた、情報あれば追記したいと思います。

この進化が、悪いことに使われるのかも知れないのが、不安です。
本当にビット範囲内のすべての可能性の検証が瞬時に行えるのであれば、
サイトのログインなどのパスワードは、回数制限があれば、総当たり攻撃の回避は出来そうですが、
暗号とかは直ぐに突破されてしまうのでしょうか?
なんらかの対策は作られるでしょうけど。





記載:2017年12月頃

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