令和6年度春期 情報処理安全確保支援士 午前Ⅰ 問4

午前I 問04：量子コンピュータは“0か1”だけじゃない

量子ゲート方式の量子コンピュータは、普通のコンピュータみたいに「0」か「1」だけで考えるんじゃなくて、量子ビットを使って「0でもあり1でもある」ような重ね合わせ状態を扱うよ。たとえるなら、コインを机に置いて表か裏を決める前に、回転中のコインのような状態を計算に使うイメージだね。そして、その状態どうしの干渉をうまく利用して、答えに近づいていくんだ。

この問題で問われていること

普通の2進計算機との大きな違いは、量子ビットの重ね合わせを計算に利用する点だよ。「0と1のどちらか一方だけで処理する」のではなく、「0と1が重なった状態」を使うところを押さえよう。

Quantum Gate Model

量子ビットは 0/1 のどちらかだけでなく、重ね合わせ状態を取れる。

qubit\nsuperposition\ninterference

確認ポイント

• 古典ビットと同じ 2 値固定ではありません。
• 加算不能という説明は誤りです。
• 低温動作が一般的です。

正解

ウ

出典

問題文と解答は IPA 公開の過去問題冊子・解答例を基にしています。

選択肢ア

これは間違いだよ。普通のコンピュータは0か1の2進数で計算するけど、量子コンピュータの特徴はそこだけじゃないんだ。量子ビットは、コインが回転中で表裏がまだ決まっていないような状態を使えるよ。単に「2進数で演算して2進数で出す」だけだと、普通のコンピュータの説明に近いね。

選択肢イ

これは間違いだよ。量子コンピュータは得意な問題や専用のアルゴリズムがあるけれど、「特定の演算だけしかできず、加算もできない」というわけではないんだ。専門の調理器具がケーキ作りに強いからといって、材料を混ぜること自体ができないわけではない、という感じだよ。

選択肢ウ（正解）

これが正解だよ。量子コンピュータは、0か1だけでなく、量子ビットが0と1の可能性を重ねた状態を使えるんだ。たとえるなら、普通のビットは閉まっている窓口がAかBのどちらか1つだけど、量子ビットは観測する前にAにもBにも可能性が広がっているようなものだよ。この重ね合わせをうまく利用するのが大きな特徴だね。

選択肢エ

これは間違いだよ。量子コンピュータは量子状態を扱うため、外からの熱や振動の影響をすごく受けやすいんだ。熱い場所で氷細工を作るとすぐ崩れるように、多くの方式ではかなり低温に冷やして安定させる必要があるよ。「100度以上の高温で動作する」は逆のイメージだね。