量子コンピュータで変わる世界とは

素因数分解の難しさを生かしたセキュリティ

中学で習った「素因数分解」も、15なら3×5とすぐに計算できますが、10桁の数字になると時間がかかってしまいます。大きい数の素因数分解は現在のスーパーコンピュータでも難しく、計算に数百億年を要する数もあると言われます。計算に膨大な時間がかかる数があることは、現在の世の中を守る仕組みの前提のひとつになっています。クレジットカードの決済時にカード情報が暗号化される仕組みも、大きな数の素因数分解の難しさを利用したものなのです。

量子コンピュータで高速計算が可能に？

それ以上分解ができない「量子」のふるまいを用いた並列計算により、既存のコンピュータよりも格段に高速な計算ができる「量子コンピュータ」の研究開発が進んでいます。現在のコンピュータは情報を「0」と「1」で表現し、ひとつの情報の単位を「ビット」と称します。2ビットだと、00、01、10、11の4通りの情報を持つことができます。つまりnビットだと、2のn乗通りです。一方、量子コンピュータの量子ビットは、量子が持つ「重ね合わせ」という性質を用いると、この2のn乗通りの情報を同時に持つことができるため、はるかに高速な計算が可能なのです。

多角的な技術革新を

量子コンピュータで高速な計算ができることはわかっていますが、どういう計算手順（アルゴリズム）であれば正しい答えに早くたどり着くかは、まだほんの一部しか明らかになっていません。量子コンピュータで高速な計算ができるのは、量子アルゴリズムが発見された問題だけです。素因数分解のための量子アルゴリズムが発見され、気象予測の高精度化や、新薬の開発、配達ルートの効率アップにつながる量子アルゴリズムが検討されていますが、ほかには何に使えるのかを、世界中の研究者が探している状態なのです。同時に、これまでの情報社会を支えていた暗号化の仕組みも、根本的に見直す必要が出てきます。未来の便利さだけでなく、セキュリティの技術革新も求められているのです。

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先生情報 / 大学情報

群馬大学情報学部准教授高橋康博先生

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情報科学

先生が目指すSDGs

メッセージ

量子コンピュータの研究は、将来性しかないと言っても過言ではありません。1990年代から研究が活発化した「若い」領域であり、理論の構築や実用化に向けて、世界中の研究者が切磋琢磨しています。量子計算というとハードルが高いと感じるかもしれませんが、大学1年で習う数学が理解できれば、どんどん学びが深められる分野です。
そんな研究を続けるためには健康管理やオン・オフの切り替えも大切で、私も休日は研究以外の本を読んだり、運動をしたりしています。受験勉強にも同じことが言えると思います。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？
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群馬大学に関心を持ったあなたは

群馬大学は北関東を代表する総合大学として、優れた人材を育成し、学問の研究と応用、福祉への貢献など、社会的使命を果たすことを特色としています。「社会のニーズに配慮しつつ細分化から総合化へ」という理念を研究面、及び教育面に具体的に実現させ、「研究活動面における社会との連携及び協力」に高く評価される形となって生かされています。