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量子コンピュータの歴史~考案から実用化までの道のり~

量子コンピュータの歴史~考案から実用化までの道のり~

量子コンピュータの歴史って?

にゃんこ師匠にゃんこ師匠
フムフム、また量子コンピュータが話題になっておるの~
ミツオカミツオカ
量子コンピュータって、なんかすごいコンピュータなんですよね!
それ以外は知らないけど(笑)
にゃんこ師匠にゃんこ師匠
何じゃミツオカ!量子コンピュータを知らんのか!?
そもそもの始まりは、1950年代にも遡り…ペラペラ
ミツオカミツオカ
ふーん…
(師匠の話って長くてつまんな~い)
にゃんこ師匠にゃんこ師匠
え?興味なさすぎん?
では今回は、量子コンピュータの歴史について詳しく紹介していくぞ!

量子コンピュータの歴史と進化を辿ろう

量子コンピュータの歴史と進化を辿ろう

量子コンピュータは、「夢のコンピュータ」としても話題になっていますよね!

しかし、こんなにすごいコンピュータをいったい誰が考え出したのでしょうか?

また、どういった経緯があって、今の量子コンピュータへと進化できたのでしょうか?

今回は、そんな量子コンピュータの疑問について、歴史を辿りながら深堀りしていきたいと思います!

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1959年 リチャード・ファインマン「量子力学の仕組み」

リチャード・ファインマン

出典:Wikipedia

1959年の米国物理学会の講演で、量子力学の仕組みを計算に持ち込んだのが、アメリカの物理学者「リチャード・ファインマン」です。

そこで提示された、具体的な内容は、

原子・分子レベルではまだ活かしきれていないスペースが存分にある。この量子力学的な振る舞いを計算に利用しよう

といったものでした。

これが、当時の科学者に衝撃を与え、量子コンピュータを生むキッカケになったのです。

1980年 ポール・ベニオフ「量子でコンピュータと同じ仕組みが作れる」

ポール・ベニオフ

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出典:Wikipedia

具体的に、何が作れるかを示したのは、アルゴンヌ国立研究所の「ポール・ベニオフ」。

ファインマンの講演の約20年後、ベニオフは量子を利用した「チューリング・マシン」が作れることを、論理的に証明しました。

これは、一連の論文の中でも、初めてのことでした!

ちなみに、チューリング・マシンとは、コンピュータの動作原理のこと。

ベニオフは、従来のコンピュータと同じ仕組みが、量子で作れることを示したのです!

1982年 リチャード・ファインマン「量子力学の原理を応用」

量子でコンピュータが作れることがわかった2年後。

またしてもリチャード・ファインマンが、新しい発見をします。

それは、従来のコンピュータで解くのが難しい問題も、量子力学の原理を応用したコンピュータなら、簡単に解けるのでは?というもの。

これはファインマンが、量子力学的な現象を、コンピュータでシミュレーションする方法がないか考えたときに見つけたものです。

しかしファインマンは、具体的なやり方を提案するまでには、至りませんでした…

そのまま答えは見つからず、1988年にファインマンは、この世を去ってしまったのです。

1992年 デイヴィット・ドイッチュ「量子コンピュータの計算方法を生み出す」

デイヴィット・ドイッチュ

出典:Wikipedia

その後、量子コンピュータを使った、具体的な計算方法を生み出したのが「デイヴィット・ドイッチュ」。

ドイッチュは1992年、リチャード・ジョザと共同で、「ドイッチュ=ジョザのアルゴリズム」を発表しました。

これは、量子力学の特有の状態である、重ね合わせの状態をうまく使った計算モデルです。

この計算方法により、処理能力は格段にあがり、超高速の計算ができるようになったわけですね!

つまり、特定の問題に関しては、すごい性能を発揮できるコンピュータのアイデアだったわけです。

にゃんこ師匠にゃんこ師匠
ちなみに、量子コンピュータのキッカケは、今よりずっと昔からあったんじゃ!
ミツオカミツオカ
量子コンピュータ恐るべし…
これからどうやって今のように実用化したのか、気になります!
にゃんこ師匠にゃんこ師匠
お!ミツオカも興味がでてきたようじゃな!
次は、量子コンピュータのアルゴリズムじゃ!

量子コンピュータのアルゴリズムも続々発表

量子コンピュータのアルゴリズムも続々発表

ここまでで、量子コンピュータの基本的な動作原理は、明らかになりました。

これにより、実用化が現実味を帯びてきたわけです。

加えて、アルゴリズムも続々と出てきたことで、さらなる進化も遂げていきます。

1994年 ショアのアルゴリズム

1994年に、「ショアのアルゴリズム」が発表されました。

これは、ピーター・ショアが生み出した、量子コンピュータで素因数分解を行うアルゴリズムです。

また、このアルゴリズムは、暗号化技術などにも大きなインパクトを与えました。

その理由は、因数分解が難しいことで成立していたRAS暗号が、破られてしまうかもしれないため。

量子コンピュータは、これまでのセキュリティをも、その計算力で越えようとしていたのです。

1996年 グローバーのアルゴリズム

1996年には、「グローバーのアルゴリズム」という、もう一つの重要なアルゴリズムも発表されました。

これは、ログ・グローバーが生み出した、量子コンピュータでデータを検索するためのアルゴリズムです。

多くの業務システムでは、データベースがよく使用されていますよね!

つまり、データ検索アルゴリズムは、コンピュータ技術の中でも重要な位置を占めているわけです。

現在も、グローバーのアルゴリズムは、色々な研究で応用されています。

ミツオカミツオカ
わぁ…
この4年たらずで一気に実用化へ向かって前進したんですね!
にゃんこ師匠にゃんこ師匠
次は、実際に実用化されたものも見ていくかの!

進化した量子コンピュータが実用化

進化した量子コンピュータが実用化

20世紀後半にもなると、量子コンピュータの理論的研究は、大きく進展していきました。

しかしハードウェアの開発は、21世紀に入っても、試行錯誤を繰り返していきます。

そんな中、突如と現れたのが、「D-Wave」でした。

2011年 世界初の量子コンピュータD-Wave

世界初の量子コンピュータD-Wave

出典:wikipedia

2011年、カナダの D-Wave Systems 社は、世界初の商用量子コンピュータ 「D-Wave One」を発表。

D-Wave は、それまで研究されてきた量子コンピュータの方式とは、全く異なる方式を採用していました。

従来の方式

多くの科学者が考えていた方式は、「量子ゲート方式」というもの。

これは、基本的な回路である量子ゲートを、組み合わせて計算します。

量子ゲートの組み合わせによって、どんな計算もできるので、汎用性があるのが特徴。

新しい方式

これに対して、D-Wave は、「量子アニーリング」という方式を使用しています。

この方式は、組み合わせ最適化問題を解くのに特化した仕組みです。

これを活用すると、ごくわずかな時間で、現実的な解を導き出すことができるのだとか。

汎用量子コンピュータ IBM Q System One

2019年、アメリカの IBM 社は、汎用量子コンピュータの商用版「IBM Q System One」を発表。

この量子コンピュータは、世界初の統合量子コンピューティングシステムだそうです。

これを発表した IBM 社は、量子計算センターをニューヨークに設立。

クラウドサービスとして、量子コンピュータの実行環境を、顧客に提供しています。

ミツオカミツオカ
え?もう実際に、ガッツリと利用されているんですね!
にゃんこ師匠にゃんこ師匠
知らなかったのか?
性能面の研究も進んでおるし、今この時も大幅に進化しているんじゃ!

さいごに

今回は、量子コンピュータの歴史について触れていきました!

量子コンピュータは、ようやく実用化にこぎつけたばかりの状況です。

そのため、今はまだ、一般には遠い存在かもしれません。

とは言っても、ビックデータや機械学習など、色々な分野に応用が広がっています

量子コンピュータの進化は、まだまだこれから!

今後切り開かれていく世界が、一体どんなものになるのか、今から楽しみでなりませんね!

記事を書いた人

\ コンピュータ大好き /
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さいごの一言

にゃんこ師匠にゃんこ師匠
どうじゃったかな?
量子コンピュータの歴史は?
ミツオカミツオカ
技術って、いろんな科学者たちの熱い想いが詰まってるんだなぁ…!
これからの量子コンピュータの進化が楽しみですね!
にゃんこ師匠にゃんこ師匠
そうなんじゃよ!!
つまるところ、量子コンピュータは…ペラペラ
ミツオカミツオカ
師匠って話長すぎて、女の子から引かれるタイプですよね
にゃんこ師匠にゃんこ師匠
…しゅん

書いた人はこんな人

ライトコード社員ブログ
ライトコード社員ブログ
「好きなことを仕事にするエンジニア集団」の(株)ライトコードです!
ライトコードは、福岡本社、東京オフィスの2拠点で事業展開するIT企業です。
現在は、国内を代表する大手IT企業を取引先にもち、ITシステムの受託事業が中心。
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