はじめに
今回のお話は蛇足です。物理学を学んだものとして「量子コンピュータ」について素朴な疑問をまとめてみました。それは、量子コンピュータの何が「量子」なの？というものです。ちなみに僕はまだ勉強不足ということもあり、この結論を出せていません。お分かりになる方がいればぜひ教えてください。
量子コンピュータの名前の起源ってなに？
今世間で注目されいる量子コンピュータって何が量子なんでしょうか？ちょっと思いつく限りの理由を挙げてみます。
- 量子ビットは量子力学の基礎原理である重ね合わせの原理を利用しているから
- 量子コンピュータは超伝導やイオントラップ等々量子力学の枠組みで説明できる現象を利用しているから
他にもあるかもしれませんが、こんなところでしょうか。
うーん、どれなんだろ・・・
ということで、困ったときのWikipedia！量子コンピュータの説明を一部抜粋すると、
量子力学的な重ね合わせを用いて並列性を実現するとされるコンピュータ
となっています。やはり、量子力学の重ね合わせの原理が由来と考えるのが自然なんですかね。
重ね合わせの原理は量子特有のものではない
そもそも、量子とは簡単に言うと、
「粒子性と波動性の２つの性質を兼ね備えたもの」
となります。
重ね合わせの原理は、この内の波動性を起源とした原理となり、古典的な波動でも重ね合わせの原理を満たします。従って、この重ね合わせの原理のみで量子を語るには、ちょっと無理があります。
なお、この波動をベースとした量子力学は、「第一量子化」と呼ばれる枠組みの力学体系となり、実際はただの古典的な波動方程式を解くことになります。
「第二量子化」こそ本物の量子化！！
「第二量子化」って何・・・？って感じですが、本腰を入れて説明すると時間がいくつあっても足らないです。
簡単に言うと、
「場（field)、生成・消滅演算子を導入することで、波動性を持つものをとある最小単位（量子）に分けること」
とでも言っておきましょうか。実はこの第二量子化こそ物理学的には真の量子化となっています。
例えば身近な例で、以下のようなものが量子となります。
| 量子化対象 | 量子 |
| ---- | :----: | :-----: |
| 振動 | フォノン |
| 電磁力 | フォトン |
量子コンピュータって何が「量子」なの？
ここでやっと本題です。量子コンピュータって何が量子なの？
うーん、僕はまだ分かりません・・・
このままじゃ「波」コンピュータになっちゃいそうな気がします・・・Σ(ﾟдﾟlll)
最後に
第一量子化、第二量子化の詳細については朝永振一郎先生の「量子力学Ⅰ、Ⅱ」に詳しく書いているので一読してみるのもいいと思います。
繰り返しとなりますが、答えや色々な経緯を知っている方がいれば、ぜひぜひ教えてください。
それではまた次回の投稿で！