量子コンピューティングの説明（あなたが5歳のように）

ある首相のおかげで - 最近量子論的になる「量子コンピューティング」の概念は、 私たちによる科学の多くの未知の領域の1つ.

それが何十年も前から出回っているにもかかわらず、私たちのほとんどがまだそれについて聞いていない理由は、大部分のためです。 それは理論的です そして初めにそれを実験していた人たち とてもすごかった それについて 軍事的および企業秘密の必要性.

それにもかかわらず、私たちは今や量子力学と計算の組み合わせが存在することを知っています、そして突然これはみんなの興味の範囲の中にあります。あなたが何の量子コンピュータなのかわからないが、ループから除外されたくないのなら、それを読んで読んでください。.

コンピュータは主にデジタル電子機器であり、 2進数で表されたデータと対話する ビット（0と1）として知られています。画像、テキスト、音声、その他のデータです。すべてビット単位で格納されています。.

物理的には、2進数0と1は 任意の2状態エンティティを使用して表される コイン（頭と尾）やスイッチ（オンまたはオフ）のように。コンピュータでは、ビットは 電圧の有無 （1または0）、または 磁気方向の変更または保存 磁気ハードディスク.

データは格納されたビットを計算することによって操作されます. 計算は、一般に電子信号の通過を制御するトランジスタで構成されている論理ゲートによって行われる。信号が通過できるようになっていればそれはビット1であり、信号が遮断されていればそれは0です.

チップサイズの微細化と部品数の増加に伴い、電子デバイスには7nmという小さなサイズのトランジスタ（赤血球の1000分の1、原子の20倍のサイズ）を搭載することができます。.

トランジスタのサイズは縮小し続ける可能性がありますが、最終的には電子がトンネルを通り抜ける物理的な限界に達します。 電子信号の流れを制御することはできません.

ますます高まる強力な計算およびより小さな装置の必要性のために, 基本的な電子部品のサイズ制限は進歩の抑制です. 科学者は新しい方法を探しています データの計算と保存にかかる時間とスペースが少なくて済みます, そして私たちが使うことができる方法の一つは量子コンピューティングです。.

量子計算は、データを表すためにビットの代わりにキュビットを使用します。キュービットは、次のような量子粒子を使って表されます。電子そして光子.

量子粒子は、データを表すのに使用できるスピンや分極のような特性を持っています。たとえば、上方向に回転するキュビットは1、下方向に0になります。.

しかし、量子計算の力は、1か0のどちらかであるビットとは異なり、という事実から来ています。, 量子ビットは1と0です。 同時に, というプロパティが原因で 重ね合わせ, 量子粒子 複数の州にあります 同時に.

これは、計算中および終了時に1と0の両方に使用できるため、qubitの計算能力を高めます。 測定済み, 1か0になる.

重ね合わせ特性は、オーストリアの物理学者Schrödingerによる架空の猫に対する有名な思考実験によって簡単に説明できます。.

量子の世界では、コンピューティングで活用できる別の特性もあります 量子もつれ. 基本的には もつれる量子粒子の性質 そして 互いに依存する したがって、個別に変更することはできません.

彼らはのように振る舞う 全体的な状態を持つ単一システム.

2つの量子ビットが絡み合っているとしましょう。量子ビットの状態の1つが変わると、もう1つも変わります。これにより、従来のコンピュータと比較して計算時間を大幅に短縮できる、実際の並列処理または計算が可能になります。.

科学者やエンジニアによって克服されるべき多くの実用的なハードルがあります。 キュビットのための制御された環境を作る そして それらのプロパティを操作する方法を見つける, 望ましい結果を生み出す.

しかし、いったん高い計算能力を持つ量子コンピュータがついに作成されれば、そうでなければ問題となるような問題を解決するためにそれらを使うことができます とても長い時間がかかる 伝統的なコンピューターで完成する.

多数の素因数、多数の都市の巡回セールスマン問題、およびその他の同様の問題を見つける 結果を得るために指数関数的な数の比較が必要ｓ。また、巨大なデータベースを検索することは、現在のデジタルコンピュータでも依然として非常に時間のかかるプロセスです。.

これらの問題は、従来のコンピュータでは何世紀にもわたる可能性がある問題を数分で解決できる量子コンピュータで解決できます。.

（H / T：IBM）