【量子コンピュータ】アインシュタインも驚いた「不気味な遠隔作用」！「量子もつれ」｜情報処理問題1000本ノック
量子コンピュータや量子暗号通信の超重要テーマ。2つの粒子が強く相互依存し、一方の状態を測定すると瞬時にもう一方の状態が確定する「量子もつれ」の概念を攻略しましょう。
1. 【 問題 】：先端テクノロジー（量子計算・量子通信）
【 問題 】 量子力学および量子計算における現象に関する記述です。2つ以上の量子（電子や光子など）が密接な相関関係にあり、どんなに物理的な距離が離れていても、一方の量子の状態を測定して確定させた瞬間に、もう一方の量子の状態も瞬時に決定する性質を何と呼ぶでしょうか？
（ア）量子もつれ（Quantum Entanglement）
（イ）重ね合わせ（Superposition）
（ウ）量子トンネル効果（Quantum Tunneling）
（エ）量子デコヒーレンス（Quantum Decoherence）
2. 正解：
正解：（ア）量子もつれ（Quantum Entanglement）
3. 解説：「距離を無視して瞬時に状態が決まる不思議な相互関係」
量子もつれ（Quantum Entanglement）は、量子力学特有の非局所的な相関現象です。
例えば、ペアになる2つの粒子を用意したとき、片方が「上向き」ならもう片方は必ず「下向き」になるという約束事（もつれ状態）を作っておきます。この2つの粒子を光年単位で遠く離したとしても、片方を測定して「上向き」だと判明した瞬間に、もう片方が「下向き」であることが確定します。
| 用語名 | 特徴・役割 |
|---|---|
| （ア）量子もつれ | 離れた粒子同士が即座に相関する性質。量子暗号（QKD）や量子テレポーテーションの基盤。 |
| （イ）重ね合わせ | 1つの量子ビットが「0」と「1」の状態を同時に併せ持つ性質。超並列計算の源泉。 |
| （ウ）量子トンネル効果 | 本来乗り越えられないエネルギープラスの壁を確率的に通り抜けてしまう現象。 |
| （エ）量子デコヒーレンス | 外部からのノイズ（熱や電磁波）によって量子の重ね合わせやもつれが壊れる現象。 |
1. 理解のコツ: 「コインの表裏が入った2つの箱」に例えてみましょう。
・箱Aと箱Bの中に、必ず反対の面が出る「表裏セットのコイン」を1枚ずつ入れます。
・箱Aを地球に置き、箱Bを宇宙の果て（何光年も先）に持って行ったとします。
・地球で箱Aを開けて「表」だと確認した瞬間に、一度も開けていない箱Bの中身が「裏」であると確定します。この強固な結びつきが量子もつれです。
2. 試験対策の視点: ITパスポート、基本情報技術者試験、応用情報技術者試験などの「先端テクノロジー・シラバス」で出題頻度が高まっています。
問題文に「一方を測定すると」「瞬時にもう一方」「2つの粒子の相関」「アインシュタインの不気味な遠隔作用」などの文言があれば、迷わず量子もつれを選択しましょう！
4. まとめ
「どんなに離れていても一方の測定で即座にもう一方の状態が決まる量子特性」。これが量子もつれです。量子ビット同士を相互に連動させて超高速な処理を実現する量子コンピュータの根幹概念として覚えておきましょう！