令和4年度春期 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問22

方式の目的から特徴を見極める

量子コンピュータには複数の方式があり、それぞれ設計上の目的が異なります。記述がどの方式に当てはまるかを判断する際は、その方式がどんな処理を得意とするよう作られたのかという一つの観点に絞って照らすと整理しやすくなります。

この問題で問われていること

この問題では、ある方式の特徴や用途を他方式と区別できるかが問われます。どの方式も量子の性質を利用する点は共通なので、共通点ではなく、その方式が解こうとしている問題の種類や目的に注目することが区別の鍵になります。

視点

方式を学ぶ際は、名称や物理的な仕組みを覚えるだけでは不十分です。その方式がどのような目的で設計され、どんな場面での利用が想定されているかを結び付けて整理しておくと、他方式との違いを説明しやすくなります。

確認ポイント

• 問われている方式が何を主な目的として設計されたかを思い出す
• 示された内容がその設計目的と整合しているかを確かめる
• 量子の性質を使うという共通点だけで判断していないか見直す

正解

エ

解説

量子アニーリング方式は、量子状態の変化を利用して、膨大な組合せの中から問題の目的に適した解を探索することに特化した方式です。したがって、適切なのはエです。

理由

量子アニーリング方式は、組合せ最適化問題など、選択肢が非常に多い問題の解を探索する用途に特化している。汎用CPUのように命令を順次実行することや、量子ゲートを用いた汎用的な量子演算そのものを説明する方式ではありません。

比較

アは量子ゲートを用いる方式の説明に近く、イは従来型CPUの説明です。ウは複数データへの同一処理を示しているが、量子アニーリング方式の中心的な特徴ではありません。エは膨大な選択肢から最適解を探す用途を示しており、設問に合致する。

選択肢ア

これは不正解だよ。極低温環境は量子コンピュータの実現に関係する場合があるが、この選択肢は量子ゲートを用いる演算を述べている。量子アニーリング方式は、量子ゲート方式による汎用的な演算を特徴とするものではない。

選択肢イ

これは不正解だよ。従来のCPUは、命令を実行しながらデータを記憶し、処理を制御する汎用的なコンピュータである。一方、量子アニーリング方式はCPUと同様の命令処理を行う方式ではなく、特定の問題の解探索に重点がある。

選択肢ウ

これは不正解だよ。複数のデータに同一の演算処理を高速に実行するという説明は、量子アニーリング方式が特化する問題の性質を示していない。この方式の特徴は、同一処理の並列実行ではなく、組合せ最適化などの解探索にある。

選択肢エ（正解）

これは正解だよ。量子アニーリング方式は、組合せ最適化問題のように膨大な選択肢がある課題を対象に、目的に適した解を探索するアルゴリズムに特化している。量子ゲート方式や従来型CPUの説明ではなく、この方式の用途を正しく表している。

学習のポイント

量子ゲート方式、従来型CPU、量子アニーリング方式の用途の違いを整理する。