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少ない回数の計算で瞬時に答えを導き出せることです。あくまで例えですが、自転車などに使う4桁のダイヤル錠を想像してください。「2020」という番号で解錠できるとします。ふつうのコンピューターは「0000」から「9999」まで1つずつ数字を試して答えを探します。これに対して量子コンピューターはあっという間に「2020」を特定できてしまうイメージです。

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人間の体や身の回りの物質を形づくるのは原子です。その原子は電子や陽子、中性子でできています。量子はこうした原子レベル以下の物質やエネルギーの粒のようなものと考えてください。

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量子コンピューターはまだ開発途上で、ビジネスで実際に利用される段階にはなっていません。 ただ、クラウド経由で利用することができ、活用方法を研究している大学や企業は多くあります。 量子コンピューターが得意とする分野がいくつかあり、先行しているのは材料（化学品）開発の分野です。

化学品は無数に種類がある分子の組み合わせです。 量子コンピューターを使えば、分子設計などのシミュレーション（模擬実験）を高速に実行できます。 画期的な材料によって電気自動車に搭載するバッテリーや食料生産に不可欠な肥料を効率よくつくる触媒などを早く世に送り出すことができるわけです。

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使い道の模索は始まっていますが、幅広い計算に利用できる本格的な量子コンピューターが実現するのは時間がかかるといわれています。

技術的な課題が多いのです。現在の「ゲート方式」の量子コンピューターは量子ビットの数が50個程度。これを100万や1億といった数に増やす必要があります。量子の「重ね合わせ」や「もつれ」などを起こして計算する際にエラーが生じる課題を解決することも難題です。

従来、量子コンピューターが完成の域に達するのは20~30年後と言われてきました。GoogleやIBM、中国のアリババ集団など世界の有力企業はこうした課題に対応するため多額の資金を投じて開発を進めており、想定より早く実現するとの見方もあります。2021年5月に最新の開発計画を披露したGoogleは29年の「完成」を目標にしています。

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先ほどの量子力学を利用したマシンが、量子コンピューターです。量子コンピューターはふつうのコンピューターと仕組みが大きく異なります。遠回りになりますが、まずふつうのコンピューターの仕組みを説明しましょう。

コンピューターは「0」と「1」の組み合わせで情報を処理します。文字、画像、音、計算、すべてそうです。アルファベットならAが「0000」、Bが「0001」、Cが「0010」……といったイメージです。0と1で表す情報処理の単位を「ビット」と呼びます。

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量子コンピューターは「0でもあり、1でもある」という「量子ビット」を情報処理の単位にしています。これは0と1が重ね合わさった状態です。実際にこの「重ね合わせ」を作り出すために利用する代表的な技術が、物質を絶対零度（セ氏マイナス273.15度）近くまで下げて電気抵抗をなくす「超電導」です。リニア新幹線でもおなじみの技術ですね。

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量子コンピューターは複雑な計算問題を圧倒的な速さで解けるとされていますが、そこに「量子ビット」の特性がかかわっています。

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0と1の重ね合わせ状態を持つ量子ビットを作り出すだけで計算はできません。電子レンジにも使われるマイクロ波を当てるなどして量子ビットを操作し、答えを導いていきます。

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具体的にはあらかじめ設定したアルゴリズム（計算方法）に基づき、量子ビットを操作していきます。「ゲート操作」ともいわれ、その組み合わせによって回路を構成し、答えを求めます。

量子コンピューターの「回路図」に沿って説明しましょう。まず回路で使われる主な「ゲート」の働きを 紹介します。