About Quantum Computing

量子コンピューティングとは

圧倒的な計算速度で
常識をくつがえす。

従来のコンピュータが膨大な時間をかけて解く問題を、瞬時に計算できるようになると期待されている量子コンピュータ。1980年代にRichard Feynmanによって提案されたものの、実用化には数十年以上かかるといわれていました。しかし2011年、カナダのD-Wave Systemsが従来とは異なる方式を採用し、世界初となる商用量子コンピュータを発表。大手の半導体企業やIT企業、多くのベンチャー企業が開発を加速し、次世代コンピュータ基盤技術でリードすべく熾烈な競争が始まっています。

「0と1」が重なり合う量子の世界

量子コンピュータが従来のコンピュータと大きく違うのは、情報の最小単位に量子論を取り入れていること。従来のコンピュータは、情報を「0」と「1」のうちいずれかの状態で表現します。この「0」と「1」は、情報の最小単位「ビット」と呼ばれています。一方、量子コンピュータは、「0と1」を重ね合わせた状態をとる「量子ビット」という単位で処理をしています。従来のコンピュータであれば、情報は「0」か「1」かのどちらかで処理されますが、量子コンピュータの世界では、「0でもあり1でもある」という状態が成立します。
量子コンピュータの計算速度が驚異的な速さを誇るのは、この量子ビットによるもの。たとえば1ビットであれば「0」と「1」の2通りで処理が済むものの、2ビットになると「00」「01」「10」「11」の4通りを計算処理する必要があります。そのため、ビット数が増えると、爆発的に計算回数が増えてしまいます。しかし、量子ビットの場合は「0でもあり1でもある」状態をとることができるため、すべての組み合せの重ね合わせとして表現でき、重ね合わせた状態を並列に処理することができます。

2種類の量子コンピュータ

量子コンピュータには、大きく分けて2つのタイプが存在します。1つは、「ゲート方式」と呼ばれるもの。もう1つは「アニーリング方式」と呼ばれるものです。「ゲート方式」は、1985年に物理学者David Deutsch氏によって提案された、従来のコンピュータの構成要素である論理ゲートを量子ゲートに拡張したものです。「アニーリング方式」は、最適化問題の解くメタヒューリスティック(様々な問題に適用できる汎用アルゴリズム)の手法として提案され、カナダのD-Wave Systemsによって製造された量子コンピュータに実装されています。

What is Quantum Annealing?

量子アニーリングとは

日本発のテクノロジーが
世界を変える

量子コンピュータの中で現在商用化されているのは、D-Wave Systemsが開発した量子アニーリング方式の量子コンピュータです。
量子アニーリングは組み合せ最適化問題（※）を解くアルゴリズムとして、1998年に世界で初めて東京工業大学教授の西森秀稔氏と、当時大学院生だった門脇正史氏（現在デンソー社員）が共同で提案しました。

「アニーリング（焼きなまし）」とは、熱した金属をゆっくりと時間をかけて冷やす熱処理のことを示します。焼きなましによって、金属の組織が均質化し安定するという自然現象からヒントを得たのが、「シミュレーテッドアニーリング」と呼ばれるアルゴリズムです。当時、最先端の統計力学の基礎研究で明らかになった最適化問題における熱ゆらぎと量子ゆらぎの類似性を利用して、量子ゆらぎによるアニーリング（量子アニーリング）が発明されました。

これからの未来において、ビッグデータを活用しながら、複雑化する問題と対峙するには欠かすことができない量子コンピュータ。すでに今、交通渋滞の解消を目指し、量子コンピュータを使った実証実験なども行われています。私たちは、世界を変えるきっかけとなるテクノロジーとともに新たな未来を創造していきます。