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【きゅーびっと】

量子ビット（Qubit） とは？

最終更新:
💡 0でもあり1でもある不思議なビット。観測するまで正体不明
📌 このページのポイント
古典ビット vs 量子ビット（Qubit） 古典ビット 0 OFF or 1 ON どちらか一方だけ 3ビット = 8通りから1つだけ 例: 010 量子ビット（Qubit） |ψ⟩ |0⟩ |1⟩ 0と1の重ね合わせ 3量子ビット = 8通り全部を同時に 000, 001, 010, ... , 111
量子ビットのイメージ：古典ビットとの比較
ひよこ ひよこ
量子ビットって普通のビットと何が違うの？
ペンギン先生 ペンギン先生
普通のビットはコインの表か裏みたいに、0か1のどちらか一方だけ。でも量子ビットは、コインが回転中のように0でもあり1でもある状態を持てるんだ。これを重ね合わせっていうんだよ
ひよこ ひよこ
0と1を同時に持てると何がうれしいの？
ペンギン先生 ペンギン先生
たとえば3つの普通のビットで表せるのは000〜111の8パターンのうち1つだけ。でも3つの量子ビットなら8パターンすべてを同時に扱えるんだ。ビットが増えるほどこの差は指数関数的に広がって、50量子ビットなら約1000兆パターンを一度に扱える計算になるよ
ひよこ ひよこ
量子もつれってよく聞くけど何なの？
ペンギン先生 ペンギン先生
2つの量子ビットが量子もつれの状態になると、片方を測定した瞬間にもう片方の状態も確定するんだ。どんなに離れていても一瞬でね。これを利用して量子ビット同士を連携させることで、並列計算のパワーを発揮するんだよ
ひよこ ひよこ
実際に量子ビットってどうやって作るの？
ペンギン先生 ペンギン先生
いろんな方法があるけど、主流は超伝導方式で、極低温に冷やした超伝導回路で量子ビットを作る。GoogleやIBMが使ってる方式だね。他にもイオンを電場で浮かせるイオントラップ方式や、光子を使う方式もある。ただどの方式もノイズに弱くて、量子ビットの状態がすぐ壊れるのが最大の課題なんだよ。だからエラー訂正が量子コンピュータ実用化のカギなんだね
ペンギン
まとめ：ざっくりこれだけ覚えればOK！
量子ビットって出てきたら「0と1を同時に持てる量子コンピュータ版のビット」と思えればだいたいOK！
📖 おまけ：英語の意味
「Quantum Bit（Qubit）」 ＝ 量子ビット
💬 QuantumとBitを合わせた造語で、1995年にベンジャミン・シューマッカーが名付けたよ。量子力学の不思議な性質をコンピュータに活かすための基本単位なんだよ
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