【勉強と日常生活】量子コンピューターは物理と化学で出来ている
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こんにちは！
左京区の「出町柳駅」から徒歩2分のところにある、学習塾・予備校の武田塾出町柳校の平井です！
今回はですね
量子コンピューターが物理と化学で出来ているというテーマでお話していきたいと思います。
皆さんですね
日々学校に通ってですね
おもんない勉強を強制されながら
進路のために仕方なく勉強頑張ってると思うんですけども。
中にはですね、勉強をする面白みをどうしても見いだせず
学校社会からBYE BYEしようとする人が
割と大量発生してるといううわさを聞きつけまして。
この状況をどうにかせなあかんという事で
日常生活と勉強を結び付けた記事を最近書き始めましたと。
今回は理系分野ですね。
量子コンピューターという
文明の発展を超加速させたコンピューターについて
語っていこかなと思います。
それでは一緒に見ていきましょう。
１，量子コンピューターってまず何？
そもそも量子コンピューターってそもそもなんやねんって話なんですけど
処理速度が鬼のように早いパソコンっすね。
そもそもですね、この業界の世界では
私たちが普段使ってるノートパソコンなどは
「古典コンピューター」
という名前で呼ばれているんですね。
やばくないですかIMacが古いパソコンですよ。
なかなか調子乗ってくるやんって感じですね。
それくらいですね、量子コンピューターと古典コンピューターは違うものなんですね。
じゃあ何でそんな量子コンピューターの処理速度早いねんってところなんですけど
計算するときの仕組みそのものが違うんですね。
普段私たちが使っているコンピューターっていうのは
0と1ですべて表しているんですね。
例えばですね
「A」っていう文字あると思うんですけど
これがコンピューターっちの世界の中では
「01000001」になりますと。
こんな感じで数字も文字も画像も動画も
すべて0と1の２つであらわされていますと。
んでこの0と1を表現する装置として
トランジスタという部品がコンピューターの中には入ってるんですけど
これ現在7ナノメートル以下のサイズまで開発されてまして。
これインフルエンザウイルスの10分の1より小さいですね。
人類やばいっすね。
ただこれ５ナノメートルより小さくしてしまうと
正常に作動しないんですね。なのでこのままだと
コンピューターの性能が上がりませんと。
そこで提案材料に上がったので量子コンピューターです。
じゃあ量子コンピューターはどやねんって話なんですけど
これも変わらず0と1ですべてを表してるんですね。
ただ、古典コンピューターは0と1を2つに分けないと処理できないんですけど
量子コンピューターは並列処理ができるんですね。
これは後程詳しく解説しますと。
ビットの概念をまず覚えて
この量子コンピューターの計算方法を理解するために
「ビット」という概念を理解してほしいんですけど
例えばさっきの「A」の場合の
01000001だと
この数字一つ一つが箱に入ってると思ってください。
この箱1つには0か1が入りますと。
この箱がビットです。
01000001は数字が8個あるので8ビットになります。
各箱に0か1かの2個ずつ数字が入るので8ビットだと
2×2×2×2×2×2×2×2＝256で
256個の情報を処理できるってことです。
この概念をまず頭に入れてほしいですと。
２，量子コンピューターの仕組み
量子コンピューターだからと言って
なんか量子そのものを使って計算してるとかそういう事ではなくて
量子の性質を取り入れたコンピューターなんですね。
これどういうことかっていうと
量子の性質として
重ね合わせというものがありまして
複数の状態を同時に示せるっていう
不思議な性質を持ってるんですね。
この概念を言語化するの結構難しいんですけど
たとえばA状態とB状態というのがあったとして
この両方の状態が１つの量子のなかで同居してるんですね。
ただ実際にこの量子を観測すると
かならずA状態かB状態どちらかの状態になってますと。
まあこの性質をですね
さっき解説した0と1のビットに応用してるって感じですね。
古典コンピューターの場合は
一つのビットの中に0か1のどちらかという感じですが
量子コンピューターの場合は0と1どっちもなんですね。
こういうビットを「量子ビット」と呼びますと。
この性質を使うと何でそんな早くなんねんって話をしていきます。
3x＋1を4パターン計算してみよう！
3x＋1のxに4つの値を入れて計算をするときに
古典コンピューターだと4つの数字を別々で処理する必要があるので
00/01/10/11を入力するという
4回の処理を実行する必要がありますと。
ただこれを量子ビットで処理するとですね
1つのビットに0と1が重なり合っているので
00/01/10/11を1回の処理ですべてできるんですね。
なので量子コンピューターのほうが4倍速く計算できますと。
ビット数が増えれば増えるほど指数関数的に
計算速度に差が生まれてくるんですね。
スーパーコンピューターが数千年かけて解くような計算を
量子コンピューターは数分でやってのけますと。
３，何でこの世のPC全部量子コンピューターにしないの？
まあこの説明を聞いて普通なら
いや全部量子コンピューターに変えちゃえばええやん
みたいな
こういう思考になると思うんですけど
現実問題まだまだ無理なんですね。
これ何でかっていうと
量子コンピューターって確かに計算はクソ早いんですけど
現状解ける問題っていうのがめちゃくちゃ限定されてるんですね。
なのでまだまだ研究を進めていかないとダメですと。
ただですね、この研究が進んでいくと
創薬や材料化学、暗号解析などが
超加速で発展していくんじゃないかといわれてます。
創薬などに応用できると
医療がさらに発展して難病などの特効薬ができれば
すごいですよね。
未知の材料とか生み出せるコンピューターですと。
なかなか夢のあるコンピューターです。
４，さいごに
いかがだったでしょうか！
今回は
量子コンピューターは物理と化学で出来ているということについて解説しました。
おもんない勉強も
勉強した先にはこういう学問が待っていると考えれば
なかなか面白いんじゃないかなと
こういう話をできる講師が出町柳校にはしこたま在籍してます。
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