重ね合わせただけでは、1ミリも速くならない。

「量子コンピュータは全部の答えを同時に計算するから速い」――よく聞くこの説明は、実は半分まちがっている。重ね合わせで2ⁿ個の候補を同時に持てても、読み出せる答えはたった1つ。それでも量子コンピュータが特定の問題を桁違いに速く解けるのは、いらない答えを干渉で打ち消し、欲しい答えだけを浮かび上がらせる「干渉の設計」があるからだ。量子ビットという矢印の一覧表から出発して、ゲート、もつれ、そして暗号を破るショアのアルゴリズムまで――速さの正体を、自分の手で最後まで確かめよう。

クエストを選ぼう!

ステージ1から順番にクリアしよう(前のステージをクリアすると次が解放されます)

1
量子ビット⏱ 約11分
量子ビットとは何か

ふつうのビットは0か1のスイッチ。量子ビットは「0の矢印」と「1の矢印」の2本組だ。重ね合わせの正しい意味と、読み出すと1つに決まる理由をここで押さえる。

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2
量子ゲート⏱ 約11分
量子ゲート

計算とは、矢印の表を書き換えること。XとZを導入し、どんなゲートも「2列の対応表(行列)」と「掛けて足す」のルールだけで動くことを検算する。

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3
干渉の主役⏱ 約11分
アダマールゲート

Hの正体は「和と差を作る装置」。条件分岐に見えるマイナスの謎を掛け算のルールで解き、Hを2回で元に戻る打ち消し合い――量子計算の心臓部を自分の手で動かす。

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4
もつれ⏱ 約11分
もつれを作る

量子ビットが2個なら矢印は4本、300個なら宇宙の原子より多い。CNOTゲートでもつれを自分の手で作り、指数の力と「読めない」壁の両方を知る。

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5
干渉の設計⏱ 約12分
並列計算の神話

世界最小の量子アルゴリズム、ドイチュの問題。2回必要な質問が1回で済む理由は「同時に計算」ではない。干渉が「全体の性質」だけを浮かび上がらせる瞬間を見る。

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6
振幅増幅⏱ 約12分
グローバーの探索

100万個の中から当たりを約1000回で見つける。正解の矢印だけを少しずつ育てる「平均のまわりの折り返し」を、足し算と引き算だけで追いかける。

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7
因数分解⏱ 約12分
ショアの因数分解

インターネットの暗号は「素因数分解は遅い」ことが頼み。ショアのアルゴリズムが因数分解を「周期探し」に変え、干渉で周期を読み取るからくりを、15=3×5で体験する。

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8
誤り訂正⏱ 約12分
最大の敵と誤り訂正

計算の全部が干渉でできている機械にとって、手がかりの漏れ=デコヒーレンスは死を意味する。コピーも測定も禁じられた世界で誤りを直す発明と、実機の現在地。

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