量子コンピュータ

読み：りょうしこんぴゅーた　／　英語表記：quantum computer

量子力学の性質（重ね合わせ、量子もつれ）を利用して計算するコンピュータ。汎用的な計算を目指す量子ゲート方式と、膨大な選択肢の中から最適な組合せを探す問題（組合せ最適化問題）に特化した量子アニーリング方式がある。

イマシルちゃんの解説

ふつうのコンピュータは、0か1のどちらかを持つ「ビット」で計算するよね。

量子コンピュータの「量子ビット」は、0と1を同時に持った、ふしぎな状態になれるんだ。
このおかげで、たくさんの可能性を一度に扱えるんだよ。
いろんな問題を解ける万能タイプと、「いちばんいい組合せ探し」が得意な専門タイプの2つがあるんだ！

性質	内容
重ね合わせ	量子ビットは、0と1を重ね合わせた状態をとれる。n個の量子ビットで、2ⁿ通りの状態を同時に表せる
量子もつれ	複数の量子ビットが、互いに影響し合う関係になる
観測	測定すると、重ね合わせが壊れ、0か1のどちらかに決まる

	量子ゲート方式	量子アニーリング方式
計算の方法	量子ゲート（量子ビットへの操作）を組み合わせた回路で計算する	問題をエネルギーの式に置き換え、エネルギーが最も低い状態に落ち着く性質を使って解を探す
得意な問題	汎用（素因数分解、量子化学計算、探索など）	組合せ最適化問題（配送経路、勤務表、部品の配置など）
動作環境	極低温などの特殊な環境が必要	極低温などの特殊な環境が必要

「極低温の環境で、量子ゲートを用いて演算する」のは、量子ゲート方式の説明である。量子アニーリング方式は、膨大な選択肢の中から最適な選択肢を探すことに特化している。

量子コンピュータは、従来のCPUのように、命令を順に実行して演算・記憶・制御を行う仕組みではない。また、複数のデータに同じ演算を並列に行うのは、従来のコンピュータのSIMDの考え方である。

大規模な量子ゲート方式のコンピュータが実現すると、Shorのアルゴリズムによって、RSAや楕円曲線暗号などの公開鍵暗号が、現実的な時間で解読されるおそれがある。このため、量子コンピュータでも解読が難しい耐量子計算機暗号（PQC）への移行が進められている。