六曜

量子コンピューター

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最近YouTubeで量子力学関連の動画をよく見るようになりました。

量子力学に興味を持ったのが、昨日ブログに書きました二重スリット実験をたまたま知ったからです。

二重スリット実験では、光子が意識を持っているかのように カメラがOFFで自分が観察されていない時は、自分の波動性を表す縞模様がスクリーンに現れ カメラがONになり自分が観察されているとわかると一つのスリットを通過して粒子性を表す二本の直線がスクリーンに現れるという振る舞いをするという不思議さを知ってなんか物理学の心霊現象みたいで興味を持ちました。

そして今日は、量子コンピューターについてご紹介したいと思います。

量子コンピューターと聞いて 今までイメージしていた事は、量子を使ってどうやって計算をコンピューターがするのかなとい疑問を持っていました。

でも実際は、そうではなかったようです。

量子を使うのではなくて 量子のもつ性質を応用して計算をさせるというものでした。

その性質というのは、二重スリット実験で明らかになった一つの粒子を発射したにもかかわらず 粒子は左右の隙間を通った可能性を持ち重ね合わさる事で干渉を起こし縞模様が現れました。

粒子は左の隙間を通った可能性と右の隙間を通った可能性がありどちらの可能性にも確定せずに両方の可能性を重ね合わせた状態になっている2つの波を重ねあわせると干渉が起きるように1個の粒子の中で2つの可能性が重ね合わせることで干渉が起こる。

そして粒子は左右どちらの隙間を通っての2択ではなく重ね合わせという状態になって両方の隙間を同時に通り抜けたと考えるということです。

量子コンピューターは、この「重ね合わせ」という性質を計算に利用したコンピューターだという事です。

今現在使われているコンピューターは、0と1で計算をしています。この0か1の単位をビットと言い0と1を切り替えることで様々な計算を行っています。これを論理演算と言います。

量子コンピューターでは、0と1の重ね合わせで計算しているという事です。この0と1が、重ね合わされた状態を保ったまま同時に処理や計算がされるということです。

この重ね合わされた状態というのは、イメージとしてはわかるのですが、実際にはどうなっているのかが、ちょっとよくわかりません。

この0と1が、重なった状態を量子ビットといいこれを用いて計算を行うことを量子論理演算と言います。

下記に3ビットが、8パターンあります。

【▼記事は、下記に続く】

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【▲上記の記事からの続き▼】

0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1

今のコンピューターは、1度に表現できるのは、8パターンの1つだけで計算するときも この8パターンの内のどれか1つを選んでしか計算できません。

しかし量子コンピューターならこの8パターンを重ね合わせて同時に表現でき また計算するときも8パターンを重ね合わせて同時に計算ができますので 従来のコンピューターよりも計算処理能力が速いという事です。

ただ問題があって量子コンピューターは、重ね合わせて計算できますが、計算結果を取り出す事ができるのは、たった1つだけしかとりだせないという事です。

どういうことかと言うと 色んな計算結果がランダムで出力されて求めている正しい計算結果が得られないという事です。

なので欲しい計算結果を取り出すためには、工夫をしなくてはなりません。

その工夫とは、量子の重ね合わせは波ということから例えば3量子ビットが表している000から111までの8パターンの波がどのような大きさの比と振動のタイミングの差で重ね合わさっているのかという情報です。

この8パターンの波を入れ替えたりタイミングをずらしたり干渉させたりすることで波全体の形を変化させ欲しい計算結果を導くという工夫をするということです。

イメージとしては、わかりますがこれでどうして正しい答えが導き出されるのかが凡人の私にはよくわかりません。(^^;)

量子コンピューターの得意とする分野は、「最適化パターンの探索」や「新素材や新薬開発」に利用される見込みだそうです。

 

 

 

 

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