量子コンピューターとはなんぞや?と疑問を持たれる人もお客に聞かれて急いで調べるという方もいらっしゃるでしょう。たまたま私は宇宙論が好きで一般相対性理論や特殊相対性理論とカジって来ていましたが宇宙という広大な世界を理解するために必要となった量子力学にも興味を持ち彼此10年以上独学で学んできました。そこに最近になって話題となってきた量子コンピューター。量子力学を学んでいたお陰で以外とすんなり理論的に理解することができました。

量子コンピューターとは何か。

従来のコンピューター(現在市販されているコンピュータ)の(たぶん)100%は同時計算はできません。タスクを同時に処理している様に見せかけてはいますが実際は10のタスクを投げた場合、10のタスクをA,B,C,D,E,F,G,H,IJとしてそれぞれを例えば10当分します。
A1〜A10、B1〜B10・・・、という様に100のタスクになり、A1の次にB1、C1、D1というぐあいに処理しています。結果実際は並列処理は行われていません。これが従来のコンピュータという訳です。

では量子コンピュータではどうか、並列処理が可能なのです。ここに登場するのが量子です。といってもピンと来ませんよね?
原子はご存知と思います、その原子は原子核とその周囲を回る電子などから構成されています。(もっと細かく書きたいところですが長くなるので省略)この電子が現実的に私たちが理解できる様な振る舞いをしません。さ〜ここから訳の分からない量子の世界に入ります。

コペンハーゲン解釈された電子の振る舞い(2重スリット実験の結果の解釈)
観測していないとき、コペンハーゲン解釈では実際に同時に複数箇所に電子が存在している。
観測していない状態の時は雲の様に原子核の周囲を覆っているが、観測した瞬間に一つの粒子となる。
観測していないとき粒子は波であり、観測した時点で一つの点になる。
なんのこっちゃ?とお思いでしょう、ここには書ききれないのでキーワードをググってみてください。
シュレディンガーの猫などもこのパラドックスを野次った表現として有名で面白いのでググってみてくださいね。

電子がいつどこに存在するかの確率(シュレディンガー方程式:波動関数)を使い量子力学上の電子の「重ね合わせ」状態を利用している。
素子2つで22 素子3つで23 と増え素子32個で40億の同時計算が可能になります。
従来のコンピュータではbitが最小単位。
量子コンピューターではquantumbit(キュービット)が最小単位として用いられます。

要は、従来のコンピュータではいくら台数を増やしても足し算にしかならない同時処理計算が、量子コンピュータでは乗算で処理能力が増えていくという訳で、例えて言うなら、現代のスパーコンピューターでも数百年、数千年かかる計算がたったの数分や数時間でできてしまう。これが量子コンピュータです。

そこで問題に浮上するのが現代のセキュリティです。頻繁に「暗号化」という言葉を耳にすると思います。
この暗号化されたデータですが実は解けない訳ではありません。皆さんがネットでカード情報や個人情報を入力して買い物をされる際に大抵のサイトがこの暗号化技術を利用しています。暗号化といっても多様存在しますがすべてアルゴリズムにそって文字が書き換えられている訳ですから素因数分解することで元の入力した文字が浮かび上がります。が、しかしこの素因数分解で解を出すのに現代のスーパーコンピュータを駆使してでも「数千年はかかるから大丈夫?」というのが暗号化です。さて、先ほど簡単にご説明した量子コンピュータ、この数千年かかるはずの素因数分解を数分や数時間で解いてしまうから大変なことが起こります。

現在稼働中の暗号化技術のほぼすべてが量子コンピュータの登場とともに崩壊するのです。一般的なショッピングサイトのセキュリティ、企業の情報セキュリティ、VPN、各国のインターネットに接続された国家機密、新たに施行されるマイナンバー制度のセキュリティ。そうすべてと言っても過言ではないほど現在の暗号化は崩壊します。

量子コンピュータの開発と同時に次世代の暗号化も開発されるでしょう、是非次世代暗号化が先に開発されてほしいものですね。