量子コンピュータが私たちの未来を変える日は実はすぐそこまで来ている。
そんな今だからこそ、量子コンピュータについて知ることには大きな意味がある。単なる専門技術ではなく、これからの世界を理解し、自らの立場でどう関わるかを考えるための「新しい教養」だ。
『教養としての量子コンピュータ』では、最前線で研究を牽引する大阪大学教授の藤井啓祐氏が、物理学、情報科学、ビジネスの視点から、量子コンピュータをわかりやすく、かつ面白く伝えている。今回は量子超越について抜粋してお届けする。
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量子コンピュータがスパコンを超えた!?
グーグルの「量子超越」の発表は、量子コンピュータ界隈を超えて、学術界でも広く話題になった。
しかし、やや煽り気味な「200秒VS1万年」という結果だけが一人歩きし、この偉業の意味はあまり理解されなかったように思う。
複数の学術誌で組まれた特集記事のなかには、「自然界でシミュレーションが難しいものなんて山ほどある。味噌汁のなかの味噌の流れだって、スーパーコンピュータでシミュレーションすることが難しい」と茶化した記事まであり、呆れてしまったことを覚えている。
そもそも“超越する”とは
ここでグーグルの量子超越の意義を整理しておこう。
古典コンピュータを超越するとは
1.プログラム可能なマシンを用いて、
2.数学的に明確に定義された問題（役に立つ意味のある問題とは限らない）を、
3.既存のスーパーコンピュータよりも高速に解くことができる
というものである。
もちろん、量子コンピュータを引っ張り出してこなくても、古典コンピュータでシミュレーションが難しいものはいくらでもある。
たとえば、コップ一杯の水の動きを古典コンピュータでシミュレーションすることは、実は難しい。
これは水による量子超越だといえるだろうか？
残念ながら水の場合は、1と2を満たさない。
何をどのようにプログラムすれば数学的に明確に定義された問題が解けるかがわからないのだ。
それでは、人間の脳はどうだろうか。脳の場合、問題をプログラムすれば良いため、1はクリアできる。
2については、脳の出力を完全に説明する数学的なモデルはまだ体系化されていない。
つまり、コンピュータとして何を出力すれば正しい答えなのかが明らかではないのだ。
よってこれも超越とはいえない。
なんでもかんでも超越
量子コンピュータは、どのような量子ゲートを作用させるかをユーザーが自由に選びプログラムすることができる。
そして、その選ばれた量子ゲートを作用させると、どのようなビット列がどの確率で測定できるか、ベクトルと行列という明確な数学の言葉を使って予言することができる。
このとき、数学で予言される「高確率で出現するビット列を見つけよ」という明確に定義された問題を量子コンピュータ、もしくはスーパーコンピュータを用いたベストなアプローチで解いた場合を比較しているのが量子超越の問題設定である。
私の知る限り、このすべての条件を満たす可能性があるものは、量子コンピュータの他にはない。
この点を見逃すと、水による超越や、脳による超越など、何でもかんでも超越になってしまう。
（本稿は『教養としての量子コンピュータ』から一部抜粋・編集したものです。）
量子コンピュータは「単なる速い計算機」ではない――著者より
皆さんは「量子」あるいは「量子コンピュータ」という言葉を聞いて、どのようなイメージを持つだろうか。
「何か不思議でよくわからないもの」「小さくて難しそうなもの」といった印象を持つ人もいれば、最近では「ビジネスにつながりそう」と感じている人もいるかもしれない。
量子関係のニュースが出ると乱高下する「量子銘柄」なる企業の株もあるそうだ。
あるいは、残念ながらテレパシーや死後の世界など、精神世界の崇高なキーワードとして「量子」が語られることもある。
なぜ「量子」にはこれほど多種多様なイメージがまとわりつくのだろう。
それは、量子が日常的に見たり触れたりできる「古典的な世界」とは異なる、私たちの直感を超え、想像力を必要とする「概念的な世界」とつながっているからかもしれない。
これが「量子」の持つ不思議な魅力や技術の可能性の根源でもあり、また同時に、そのわかりにくさの理由にもなっている。
量子コンピュータはこれから世界をどう変えるのか?
正直にいうと、私たち研究者にもまだはっきりとはわからない。
それが知りたくて量子コンピュータの研究をしている。
一九五〇年代の科学者たちが、将来コンピュータが人類全体のコミュニケーションや経済の基盤になるとは想像できなかったように、量子コンピュータが何をもたらすかも、これから形づくられていくものだ。
しかし、確かなのは「何かすごいことが起きそうだ」という予感である。
そして、そうした予感を信じて手を動かし続けた人たちが、現代のインターネットや生成AIを作ってきた。
本書では、量子力学誕生から百年にわたる歩みと、そこから生まれた量子コンピュータの全体像、そして未来に向けた応用までを、わかりやすく、かつ読者の好奇心を刺激するような知的な冒険の軌跡として紹介していく。
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『教養としての量子コンピュータ』藤井啓祐 著
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2025年は「量子力学誕生100年」の記念の年だ。
そんな今、量子コンピュータが私たちの日常を変える日は、実はすぐそこまで迫っている。
だからこそ、量子コンピュータについて知ることには大きな意味がある。
単なる専門技術ではなく、これからの世界を理解し、自らの立場でどう関わるかを考えるための「新しい教養」を身につけよう。
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「最先端の研究開発競争やビジネス現場も垣間見ることができる最高の入門書だ」
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「私のような門外漢にも、すべてが変わることがよくわかった。楽しみでもあるし、怖くもある」
橋本幸士氏（京都大学教授）
「世界を研究で先導する藤井氏の情熱あふれる本書は、物質情報の世界をゲームを解くように教えてくれる。量子の研究は知的冒険だ！」
