量子コンピュータとは？
量子力学の原理（重ね合わせ・量子もつれ）を使って特定の計算を従来コンピュータより指数関数的に高速化する次世代計算機
詳細解説
量子コンピュータ（Quantum Computer）は、量子力学の現象—重ね合わせ（superposition）・量子もつれ（entanglement）・量子干渉（interference）—を利用して情報を処理する次世代計算機です。従来のコンピュータが0か1のビット（Bit）で情報を表すのに対し、量子コンピュータは量子ビット（Qubit: キュービット）を使い、0と1の両方の状態を同時に持つ重ね合わせが可能です。これにより特定の問題を指数関数的に高速に解ける可能性があります。量子コンピュータが特に得意な計算は次の通りです。素因数分解（Shorのアルゴリズム）：現代のRSA暗号を理論上大幅に高速で解読できるため、将来の暗号セキュリティへの脅威として「量子脅威」と呼ばれます。組み合わせ最適化：物流ルート最適化・ポートフォリオ最適化など膨大な組み合わせを同時探索。機械学習の高速化：量子機械学習（QML）の研究が進んでいます。代表的な量子コンピュータはIBM Quantum・Google Sycamore（2019年に「量子超越性」を主張）・D-Wave（量子アニーリング型）・IonQ・Rigetti等です。現状の量子コンピュータはNISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）デバイスと呼ばれ、エラーが多く実用規模には達していません。将来の脅威に備え、NIST（米国標準技術研究所）は量子耐性暗号（PQC: Post-Quantum Cryptography）の標準化を2024年に完了しました。ITパスポートでは「量子コンピュータの基本原理（重ね合わせ・量子ビット）」「現在の暗号への影響」「従来コンピュータとの違い」が出題されます。
ITパスポートでの出題ポイント
- 1量子ビット（Qubit）は0と1の重ね合わせ状態を同時に表現できる
- 2RSA暗号（素因数分解）を将来的に解読できる「量子脅威」が課題
- 3NISTが量子耐性暗号（PQC）を2024年に標準化
- 4現状はNISQ（ノイズあり中規模）デバイスで実用規模には未達