従来のコンピュータでは、1ビットは「0」または「1」のどちらかの状態を取る。

一方、量子コンピュータでは 量子ビット（Qubit） が使われる。

 

量子ビットには以下の特徴がある。

・重ね合わせ（Superposition）

・量子もつれ（Entanglement）

・量子干渉（Interference）

重ね合わせにより、量子ビットは0と1を同時に表現することができる。

この性質により、特定の計算では膨大な並列計算が可能になる。

量子コンピュータには複数の方式が存在する。

主な方式：

・超伝導量子ビット

・イオントラップ方式

・光量子方式

・シリコン量子ビット

現在、GoogleやIBMなどが開発しているのは主に 超伝導量子ビット方式 である。

一方、半導体産業にとって注目されているのは シリコン量子ビット である。

量子コンピュータは完全に別の技術のように見えるが、実際には半導体技術との関係も深い。

主な理由：

・シリコン量子ビットはCMOS技術を利用可能

・制御回路は半導体で構成される

・量子チップの製造に微細加工技術が必要

そのため、多くの半導体メーカーが量子コンピュータ研究に参入している。

量子コンピュータにはまだ多くの課題が存在する。

主な課題：

・量子ビットの安定性

・誤り訂正

・冷却装置の大型化

・量子ビット数の拡張

現在の量子コンピュータは数百量子ビット規模にとどまっており、実用的な計算にはさらに大規模なシステムが必要とされている。

量子コンピュータが普及したとしても、従来のコンピュータが完全に置き換えられるわけではないと考えられている。

想定される構成：

・従来コンピュータ（汎用処理）　

・量子コンピュータ（特定問題の高速計算）

つまり量子コンピュータは、従来コンピュータを補完する 特殊用途コンピュータ として発展する可能性が高い。

・量子コンピュータは量子力学を利用した新しい計算技術

・量子ビットは重ね合わせ状態を持つ

・シリコン量子ビットなど半導体技術との融合も進む

・実用化には多くの技術課題が残っている

１．量子ビットは従来のビットと何が違うのか？

２．量子コンピュータにはどのような方式があるか？

３．なぜ半導体技術が量子コンピュータに関係するのか？

 

 

 

 

コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。

 

※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません。