量子コンピュータとは何か

この本で特に好感が持てるのが、”古典力学的”コンピュータや量子力学について、量子コンピュータを理解するうえで必要かつ最低限の知識が、とても親切に説明されていることです。(ただ、コンピュータについての基礎的な知識や、大学理系程度の物理の知識が全く無いヒトには、ちょっとむずかしいかも。)

古典力学的コンピュータ(つまりENIACから今のパソコンにいたる全てのコンピュータ)は、その実装が半導体であるか真空管であるか、果ては糸で結ばれた木片(ティンカートイ)であるかに関わらず、本質的には0と1で構成された入力情報を測定し、0か1の情報を出力するという処理を、延々と繰り返すだけのものであること。当たり前のことなんですが、量子コンピュータの本質を理解する上で、その対極にある古典力学的コンピュータの本質を改めて再認識することは、とても重要なことだと思います。

また著者は、量子力学の不確定性(ある量子は0であると同時に1でもある)は、頭の中でイメージを伴って納得することは不可能であり、単に「そういうものである」と思い込むしかない、と述べています。これには大いに共感。初心者向けの量子力学の説明には、無理な例えのせいで余計にわかりにくくなったり、または不正確になったり、中にはわかりにくい上に不正確なんていうものもあったりします。それに比べれば、「そういうものである」と思い込みなさいというロジックは、理にかなっていてむしろ親切ではないでしょうか。

ただ、僕はコンピュータに関連した仕事をしていますが、僕が現役で働いているうちに、会社のサーバルームに量子コンピュータが導入される日が来ることはなさそうですね。現状では、まだ量子コンピュータのH/Wに相当する部分(何を量子として用いるか、またどのようにして多数の量子ビットを長時間量子状態として保存するか)が、実用化には程遠い段階にあるようです。

それでも量子コンピュータには、哲学的興味というか、ロマンチックな想像を膨らませる魅力がありますよね。

古典力学的コンピュータは、人間が作ったコンピュータという機械を、人間が設計したとおりに動かして目的の答を得るもの。そういう意味で、古典力学的コンピュータは、自動車やハサミと一緒です。つまり、人間が自分の便利のために作った道具です。

一方、量子力学的コンピュータは、人間の脳が量子コンピュータであると捉えるのなら(ロジャー・ペンローズの量子脳理論)、または宇宙そのものが量子コンピュータであると捉えるのなら、小さな脳または宇宙を人間が持つことなのかもしれません。

1,000量子ビット(1,000キュビット)の量子レジスタは、2の1,000乗の情報を記憶し、同時に計算することができます。1,000量子ビットのコンピュータは、(原子を量子ビットとして使うのならば)目に見えないほど小さなものです。それでも、その量子レジスタが持つ2の1,000乗という数字は、宇宙全体の素粒子の数よりも多いのだそうです。では、その2の1,000乗の量子コンピュータは、一体何を計算しているのか？またその計算はどこで行われているのか？この宇宙に並列した別の宇宙があるというのが一つの答えとして考えられています。でも、その並列宇宙の中の量子コンピュータが計算するものは？そもそも宇宙全体が量子コンピュータであるのなら…。

この辺まで行くと完全にSFの世界ですが、実現がまだしばらく先になるのであれば、素人の立場としては、当分は勝手にイメージを膨らませて楽しむのが正解かもしれません。