動かして学ぶ量子コンピュータプログラミング ―シミュレータとサンプルコードで理解する基本アルゴリズム

13

2

章 

単 一 キ ュ ビ ット

従来のビット

＊

1

は

2

進法表記のパラメータのどちらかの値をとります。つまり、ビットを「

0

」と 表 さ れ

る状態あるいは「

1

」と表される状態のどちらかに設定することができます。この特徴のために、

2

進法

論理演算の数学はとてもシンプルです。ここでは、このビットの状態を、円を使って視覚的に表現して

みましょう。具体的には、ビットがとりうる

0

と

1

の値は、塗りつぶされた円（黒丸）、あるいは塗りつ

ぶされていない円（白丸）で表せます（表2-1を 参 照 ）。

表2-1

ビットがとりうる値 円表示

0

1

では、量子コンピュータで用いる情報の基本単位であるキュビットについて見てみましょう。ある

意味で、キュビットは従来のビットと非常によく似ています。これは、キュビットの値を読み出すとき

には、その値は常に

0

または

1

のどちらかになるからです。したがって、キュビットの読み出し後には、

その値を表 2-1に示すように記述することができます。しかし、読み出し前のキュビットは、黒でも白

でもありません。より高度な記述が必要です。実は、読み出し前では、キュビットはいくつかの状態の

重ね合わせ（

superposition

）で存在しているのです。

後で「重ね合わせ」が何を意味するのか、説明することにしましょう。しかし、まず最初になぜキュ

ビットが強力なのかを理解していただくために、読み出し前の

1

つのキュビット（単一キュビット）がと

＊

1

訳注：現在用いられているビッ ...