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、藤井氏にインタビューを実施。誰にも破られない「量子暗号」について聞いた。（取材・構成／小川晶子）
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実質的に解けない暗号と、覗き見ることができない暗号
――『教養としての量子コンピュータ』には、「誰にも破られない暗号の作り方」の話があって興味深かったです。あらためて、どういう仕組みなのか教えてください。
藤井啓祐氏（以下、藤井）：まず、従来の暗号と量子暗号について整理しておきましょう。
従来のコンピュータは情報をすべて0と1の2種類の数字で表現し、かけ算、足し算で計算しています。
従来のコンピュータで使われる暗号の安全性は「計算量的安全性」といって、コンピュータでその問題を解くのが難しいから実質的に「解けない」、つまり安全だということになっています。
典型的なのは素因数分解ですね。
桁数が大きくなると爆発的に難しくなり、従来のコンピュータでは計算に膨大な時間がかかるので実質的に解けないと言えます。これが今使われているほとんどの暗号方式です。クレジットカード決済や銀行間取引などにも使われています。
今のコンピュータで使えるので使い勝手がいいのですが、ものすごい計算パワーを持った人が現れると解かれてしまうのが問題点です。
盗み見れば必ずバレる仕組み
藤井：それに対して、量子暗号は量子力学的な原理を使って暗号化するため、もっと根本的に安全性を担保できます。量子力学という物理法則に反しない限り、解読することができないのです。
――どういうことですか？
藤井：量子的な「重ね合わせ状態」を情報に埋め込み、もし第三者が盗聴しようとすれば、その観測によって盗聴の痕跡が残り、検出されるという仕組みです。
量子力学では「重ね合わせ状態」といって0と1のどちらか決まっていない状態を創り出すことができるのですが、この重ね合わせ状態を覗き見ると、その瞬間に0か1かのどちらかに決まってしまうんです。つまり、「重ね合わせ状態」が壊れてしまう。
たとえば0と1の「重ね合わせ状態」を埋め込んだ情報を相手に送ったとき、状態を知らない人が覗くとそれが壊れてしまうけれど、情報の埋め込まれ方を知っている相手には読み取ることができます。
誰かに覗かれて壊れているのか、元通りの状態であるのかもわかるんです。
――バレずに盗み見ることができないのですね。
藤井：できません。実は我々専門家も「重ね合わせ状態」を見たことはないんですよ。「重ね合わせ状態がある」と解釈するとうまく説明ができるのでそう言っているのですが、見ると壊れるので見られないというジレンマがあります。
しかも、覗き方によって壊れ方が変わるという性質もあります。ですから、痕跡が残っているものは捨てて、痕跡のないものを使えば安全です。インフラとして量子的な光源と検出器が必要にはなりますが、その代わりにどんな計算パワーをもってしても解読できない暗号にできるのです。
量子暗号通信の実用化はすぐそこまで来ている
藤井：量子暗号通信の実用化に向けて、総務省が東京ー神戸間600kmの通信網を作ることが最近ニュースになっていました。
2026年度に整備し、27年に実証を始めるとのこと。インフラ整備が必要とはいうものの、日本中に光通信ネットワークがありますから、光量子に情報を載せて通信をするわけです。
量子コンピュータよりは簡素な量子デバイスで実現できるので、ほぼ実用段階まで来ていますね。
（※この記事は『教養としての量子コンピュータ』を元にした書き下ろしです。）
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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最前線研究者の知見を活かし、量子コンピュータについて余すことなく面白く伝える一冊！
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。
西成活裕氏（東京大学教授）
「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」
橘玲氏（作家）
「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！」
