更新:2025/03/10

量子ゲート方式とは？ゆるーくわかりやすく解説

1. 要点

要点

量子ゲート方式とは・・・

$はるか$

はるか

量子ゲート方式って、古典コンピュータと同じく論理回路を使う。

$ふゅか$

ふゅか

そうよ！でも、普通の論理回路とは違って、確率振幅とか位相を操作できるのがポイントね。

量子ゲート方式は、量子コンピュータの計算モデルの一つであり、古典コンピュータと同様に論理回路（量子ゲート）を組み合わせて計算回路（量子回路）を構成し、量子ビット（qubit）を入力することで演算を行う方式です。

この方式では、量子状態（波動的な性質を持つ状態）を操作するため、確率振幅と位相を変化させる量子ゲートを適用しながら計算を進めます。

量子ゲートは、量子状態を操作するための基本要素です。古典コンピュータの論理ゲート（AND、OR、NOTなど）に相当しますが、量子ゲートは位相と確率振幅を操作するため、より高度な処理が可能です。

ゲート名	行列表現
Xゲート（パウリXゲート）	$\begin{bmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{bmatrix}$
Hゲート（アダマールゲート）	$\frac{1}{\sqrt{2}}\begin{bmatrix} 1 & 1 \\ 1 & -1 \end{bmatrix}$
Zゲート（パウリZゲート）	$\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & -1 \end{bmatrix}$
CNOTゲート（制御NOTゲート）	$\begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \end{bmatrix}$

ゲート名	行列表現
Xゲート（パウリXゲート）	\(\begin{bmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{bmatrix}\)
Hゲート（アダマールゲート）	\(\frac{1}{\sqrt{2}}\begin{bmatrix} 1 & 1 \\ 1 & -1 \end{bmatrix}\)
Zゲート（パウリZゲート）	\(\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & -1 \end{bmatrix}\)
CNOTゲート（制御NOTゲート）	\(\begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \end{bmatrix}\)