量子コンピュータ・量子情報の用語82選｜qubit・量子ゲート・量子アルゴリズムを網羅

2026-09-01 2026-09-01 25分55秒

量子コンピュータ・量子情報分野の専門用語を82語、カテゴリ別テーブルで網羅しました。基本概念（qubit・重ね合わせ・もつれ）から量子ゲート・量子アルゴリズム（ショアのアルゴリズム・グローバーのアルゴリズム・VQE・QAOA）・量子誤り訂正（NISQ・FTQC・表面符号）・量子通信（QKD・BB84）・量子ハードウェアの種類・性能指標（量子体積・T1時間）まで、各用語の読み方と英語名を一覧にまとめています。量子力学の基礎用語（波動関数・不確定性原理など物理基礎）とあわせて参照することで、量子の世界を体系的に理解できます。

この記事の目次

量子コンピュータ用語一覧

基本概念

量子コンピュータを理解するうえで欠かせない基礎用語です。日常の「古典物理」と真逆の性質を持つ量子の振る舞いが、計算能力の根拠になっています。

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用語	読み	英語	意味・一言説明
量子ビット	りょうしびっと	qubit	量子情報の最小単位。古典ビットが0か1の2値なのに対し、0と1の重ね合わせ状態をとれる
量子重ね合わせ	りょうしかさねあわせ	quantum superposition	観測前の量子ビットが0と1を同時に保持している状態。観測した瞬間いずれかに確定する
量子もつれ	りょうしもつれ	quantum entanglement	距離に関わらず2つ以上の量子ビットの状態が瞬時に相関する現象。アインシュタインが「不気味な遠隔作用」と呼んだ
量子干渉	りょうしかんしょう	quantum interference	確率振幅の重なりにより、正解への確率を増幅・不正解を抑制する現象。量子アルゴリズムの核心
デコヒーレンス	でこひーれんす	decoherence	量子系が環境と相互作用して量子性（重ね合わせ）を失い、古典的な振る舞いになる現象。量子計算の最大の敵
ブロッホ球	ぶろっほきゅう	Bloch sphere	量子ビットの純粋状態を3次元球面上の1点として幾何学的に表すモデル。北極=
ディラック記法	でぃらっきほう	Dirac notation / bra-ket notation	量子状態を
密度行列	みつどぎょうれつ	density matrix	混合状態を含む量子系の状態を行列ρで記述する枠組み。ρ=
量子測定	りょうしそくてい	quantum measurement	量子ビットを古典値（0か1）として観測する操作。測定で波動関数が収縮し状態が確定する
量子状態トモグラフィ	りょうしじょうたいともぐらふぃ	quantum state tomography	多数の測定結果から量子状態ρを実験的に再構成する手法

量子ゲート

量子ゲートは量子ビットの状態を変換する操作素子で、古典コンピュータの論理ゲートに相当します。すべての量子ゲートはユニタリー変換（可逆操作）です。

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用語	読み	英語	意味・一言説明
アダマールゲート	あだまーるげーと	Hadamard gate (H gate)
パウリXゲート	ぱうりえっくすげーと	Pauli-X gate	古典的なNOTゲートに相当。
パウリYゲート	ぱうりわいげーと	Pauli-Y gate	ブロッホ球のY軸周りに180°回転する量子ゲート
パウリZゲート	ぱうりぜっとげーと	Pauli-Z gate
CNOTゲート	しーのっとげーと	CNOT gate (Controlled-NOT)	制御量子ビットが
Tゲート	てぃーげーと	T gate
Sゲート	えすげーと	S gate (Phase gate)
トフォリゲート	とふぉりげーと	Toffoli gate (CCX gate)	2つの制御ビットが両方
SWAPゲート	すわっぷげーと	SWAP gate	2つの量子ビットの状態を交換するゲート
回転ゲート	かいてんげーと	rotation gates (Rx/Ry/Rz)	ブロッホ球上でx/y/z軸周りに任意角度θ回転するゲート群
ユニタリー演算	ゆにたりーえんざん	unitary operation	量子ゲートが満たすべき条件U†U=I。確率の保存（内積不変）を保証する可逆変換
ユニバーサルゲートセット	-	universal gate set	任意の量子演算を任意精度で近似できるゲートの組み合わせ（H, CNOT, T が代表例）

量子回路・量子計算

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用語	読み	英語	意味・一言説明
量子回路	りょうしかいろ	quantum circuit	量子ゲートを時系列に並べた量子計算の手順を表す回路図
量子レジスタ	りょうしれじすた	quantum register	複数の量子ビットをまとめた記憶素子。n量子ビットで2ⁿ状態の重ね合わせを保持
量子並列性	りょうしへいれつせい	quantum parallelism	重ね合わせにより全入力値を同時に処理できる量子計算の特性
量子シミュレータ	りょうししみゅれーた	quantum simulator	分子・素材・物理系をシミュレートする量子コンピュータの応用分野
量子乱数生成	りょうしらんすうせいせい	quantum random number generation (QRNG)	量子測定の本質的不確定性を用いた真の乱数生成。予測不可能性が保証される
オラクル	おらくる	oracle	量子アルゴリズム内で「正解を識別する」関数を表すブラックボックスゲート

量子アルゴリズム

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用語	読み	英語	意味・一言説明
ショアのアルゴリズム	しょーのあるごりずむ	Shor's algorithm	整数の素因数分解を指数関数的に高速化する量子アルゴリズム。現行RSA暗号を理論上破れる
グローバーのアルゴリズム	ぐろーばーのあるごりずむ	Grover's algorithm	未整列データベース検索をO(√N)で行う量子アルゴリズム。古典比√N倍高速
量子フーリエ変換	りょうしふーりえへんかん	Quantum Fourier Transform (QFT)	離散フーリエ変換の量子版。ショアのアルゴリズム・QPEの中核サブルーチン
量子位相推定	りょうしいそうすいてい	Quantum Phase Estimation (QPE)	ユニタリー演算の固有値（位相）を推定する量子サブルーチン
HHLアルゴリズム	えいちえいちえるあるごりずむ	HHL algorithm	線形方程式Ax=bを指数関数的に高速化するアルゴリズム（Harrow-Hassidim-Lloyd）
VQE	ぶいきゅーいー	Variational Quantum Eigensolver	変分原理で分子エネルギーの最小固有値を求めるNISQ向けハイブリッドアルゴリズム
QAOA	きゅーえーおーえー	Quantum Approximate Optimization Algorithm	組み合わせ最適化問題を近似的に解くNISQ向け変分アルゴリズム
量子ウォーク	りょうしうぉーく	quantum walk	古典的ランダムウォークの量子版。グラフ探索・要素判別に応用
量子機械学習	りょうしきかいがくしゅう	quantum machine learning (QML)	量子コンピュータを機械学習アルゴリズムに応用する研究分野
断熱量子計算	だんねつりょうしけいさん	adiabatic quantum computation (AQC)	基底状態を断熱的に変化させて最適化問題を解く計算モデル。量子アニーリングの理論的基盤
ハイブリッド量子古典アルゴリズム	-	hybrid quantum-classical algorithm	量子コンピュータと古典コンピュータを組み合わせて使うNISQ時代の主流アプローチ

量子誤り訂正

現在の量子コンピュータはノイズが多く、誤り訂正なしに長い計算は困難です。大規模・実用的な量子コンピュータ実現のカギです。

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用語	読み	英語	意味・一言説明
量子誤り訂正	りょうしあやまりていせい	quantum error correction (QEC)	量子情報のビットフリップ・位相フリップ誤りを検出・訂正する技術
表面符号	ひょうめんふごう	surface code	2次元格子状に量子ビットを並べて誤り訂正を行う方式。現在最有力の誤り訂正符号
スタビライザー形式	-	stabilizer formalism	量子誤り訂正符号を効率的に記述する数学的枠組み
ショア符号	しょーふごう	Shor code	1995年に提案された最初の量子誤り訂正符号。9物理量子ビットで1論理量子ビットを保護
論理量子ビット	ろんりりょうしびっと	logical qubit	複数の物理量子ビットで誤り訂正した仮想的な量子ビット。フォールトトレラント計算の基本単位
物理量子ビット	ぶつりりょうしびっと	physical qubit	実ハードウェア上の量子ビット。論理量子ビット1個を保護するために数百〜数千個が必要
フォールトトレラント量子計算	-	fault-tolerant quantum computing (FTQC)	誤り訂正を組み込み、大規模な計算を正確に実行できる量子コンピュータの段階
マジック状態蒸留	-	magic state distillation	Tゲートを高い忠実度で実行するために使う誤り訂正の補助手法

量子通信・量子暗号

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用語	読み	英語	意味・一言説明
量子鍵配送	りょうしかぎはいそう	Quantum Key Distribution (QKD)	量子力学的性質を使い、盗聴が物理的に検出可能な暗号鍵を共有する技術
BB84プロトコル	びーびーはちよん	BB84 protocol	1984年にBennett・Brassardが提案した最初のQKDプロトコル。光子の偏光を利用
E91プロトコル	いーきゅうじゅういち	E91 protocol	量子もつれを使ったQKDプロトコル（Ekert、1991年提案）。ベルの不等式で盗聴を検知
量子テレポーテーション	りょうしてれぽーてーしょん	quantum teleportation	量子もつれと古典通信を組み合わせ、量子状態を遠隔地に転送する技術。物質は移動しない
量子中継器	りょうしちゅうけいき	quantum repeater	長距離量子通信を実現するために量子もつれを延長・中継する装置
量子インターネット	りょうしいんたーねっと	quantum internet	量子通信で接続されたグローバルな量子ネットワーク。量子もつれを世界規模で共有
量子誤り率	りょうしあやまりりつ	Quantum Bit Error Rate (QBER)	QKDにおける盗聴や通信誤りによるビットエラーの割合。11%超で盗聴ありと判断

量子ハードウェア

現在、複数の方式で量子ビットの実現が研究・実装されています。方式によって動作温度・コヒーレンス時間・スケーラビリティが異なります。

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用語	読み	英語	意味・一言説明
超伝導量子ビット	ちょうでんどうりょうしびっと	superconducting qubit	超伝導回路のジョセフソン接合を量子ビットとする方式。Google・IBM・Rigettiが採用。動作温度約15mK
イオントラップ	いおんとらっぷ	ion trap	電磁場でイオンを捕捉して量子ビットとする方式。IonQ・Quantinuumが採用。コヒーレンス時間が長い
光量子コンピュータ	ひかりりょうしこんぴゅーた	photonic quantum computer	光子を量子ビットとして使う方式。室温動作が可能で光通信との親和性が高い
量子ドット	りょうしどっと	quantum dot	半導体中の電子スピンを量子ビットとする方式。シリコン既存技術との親和性が高い
ニュートラルアトム	-	neutral atom qubit	光ピンセットで保持した中性原子の超微細構造を量子ビットとする方式。多数の量子ビット集積が容易
NV中心	えぬぶいちゅうしん	nitrogen-vacancy (NV) center	ダイヤモンド中の窒素欠陥サイトに捕捉された電子スピンを量子ビットとする方式。室温動作可能
トポロジカル量子ビット	-	topological qubit	位相的に保護されたマヨラナフェルミオンを利用する量子ビット。Microsoftが研究中
クライオスタット	くらいおすたっと	cryostat	超伝導量子ビットを動作させるための希釈冷凍機。絶対零度に近い15ミリケルビン程度まで冷却
スピン量子ビット	-	spin qubit	電子や原子核のスピン状態（上向き/下向き）を量子ビットとする方式

性能指標・規模

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用語	読み	英語	意味・一言説明
NISQ	にすく	Noisy Intermediate-Scale Quantum	現在の50〜数千量子ビット規模でノイズが多い中規模量子デバイスの総称。誤り訂正未実装
量子優位性	りょうしゆうせい	quantum advantage	特定問題で量子コンピュータが古典コンピュータより有意に速く解けることを示した状態
量子超越	りょうしちょうえつ	quantum supremacy	古典コンピュータでは現実的な時間内に解けない問題を量子コンピュータが解けること。2019年Googleが主張
量子体積	りょうしたいせき	quantum volume	IBMが提案した量子コンピュータの総合性能指標。量子ビット数・ゲートエラー率・接続性を統合評価
T1時間	てぃーわんじかん	T1 time (relaxation time)	量子ビットが励起状態
T2時間	てぃーつーじかん	T2 time (dephasing time)	重ね合わせの位相情報が失われるまでの平均時間。T2≤2×T1の関係がある
ゲートフィデリティ	-	gate fidelity	量子ゲート操作の精度（0〜1）。1に近いほど高品質。実用的な計算には99.9%超が目安
Clifford+Tセット	-	Clifford+T gate set	フォールトトレラント計算で誤り訂正可能なユニバーサルゲートセット

量子情報理論

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用語	読み	英語	意味・一言説明
フォン・ノイマンエントロピー	ふぉん・のいまんえんとろぴー	von Neumann entropy	量子系の混合度ともつれの量を測るエントロピー S(ρ) = -Tr(ρ log ρ)
ベルの不等式	べるのふとうしき	Bell's inequality	量子もつれが古典的な局所隠れ変数で説明できないことを示す不等式（1964年ジョン・ベル）
ベル状態	べるじょうたい	Bell states	最大のもつれを持つ2量子ビットの4つの基底状態（Φ⁺・Φ⁻・Ψ⁺・Ψ⁻）
量子チャンネル	りょうしちゃんねる	quantum channel	量子状態の変換・伝送を記述する数学的枠組み（完全正値なトレース保存写像）
QUBO	くーぼ	Quadratic Unconstrained Binary Optimization	量子アニーリングで扱う二次非制約二値最適化の標準問題形式。組み合わせ最適化を変換して使う
量子アニーリング	りょうしあにーりんぐ	quantum annealing	量子トンネル効果で局所解を脱出しながらエネルギー最小状態（最適解）を探索する手法。D-Waveが実装

プラットフォーム・開発ツール

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用語	読み	英語	意味・一言説明
Qiskit	きすきっと	Qiskit	IBMが開発した量子コンピュータ向けオープンソースフレームワーク（Python）
Cirq	しるく	Cirq	Googleが開発した量子コンピュータ向けPythonフレームワーク
Q#	きゅーしゃーぷ	Q#	Microsoftが開発した量子プログラミング専用言語
Amazon Braket	あまぞんぶらけっと	Amazon Braket	AWSの量子コンピューティングクラウドサービス。複数ベンダーのハードウェアにアクセス可能
IBM Quantum	あいびーえむくあんたむ	IBM Quantum	IBMが提供するクラウド経由の量子コンピュータアクセスサービス

豆知識

量子コンピュータは「何でも速い」わけではない

量子コンピュータが速いのは「量子干渉で答えを絞り込める問題」に限られます。素因数分解・データベース検索・量子系シミュレーションなどが得意ですが、Excelの計算やAI画像認識のような汎用タスクは古典コンピュータのほうが効率的です。量子コンピュータと古典コンピュータは「競合」でなく「役割分担」の関係です。

量子超越（Quantum Supremacy）を達成したのはいつ？

2019年、Googleは53量子ビットのプロセッサ「Sycamore」を使い、古典スーパーコンピュータが約1万年かかる計算問題を約200秒で解いたと発表しました。ただしこの問題は実用性の低い特殊な乱数サンプリングタスクであり、「量子コンピュータが全面的に優れている」という意味ではありません。IBMは後日「古典コンピュータでも改良アルゴリズムなら数日で解ける」と反論しており、量子超越の定義は今も議論が続いています。

ショアのアルゴリズムはなぜ脅威なのか

ショアのアルゴリズムが実行できる大規模な量子コンピュータが実現すると、現代インターネットのセキュリティ基盤であるRSA暗号（素因数分解の困難さに依存）が解読される可能性があります。このため各国の政府・機関が「量子耐性暗号（Post-Quantum Cryptography）」の標準化を急いでいます。2024年、NIST（米国標準技術研究所）が量子耐性暗号の標準規格を公表しました。

まとめ

量子コンピュータ・量子情報の用語82選をカテゴリ別に網羅しました。基本概念のqubit（量子ビット）・重ね合わせ・もつれから、量子ゲート（アダマール・CNOT・Tゲート）・量子アルゴリズム（ショアのアルゴリズム・グローバーのアルゴリズム・VQE）・量子誤り訂正（NISQ・FTQC・表面符号）・量子通信（QKD・BB84）・量子ハードウェアの種類まで、読み方・英語名付きで整理しています。量子コンピュータは現在もNISQ時代の途上にあり、フォールトトレラント量子計算の実現に向けた研究が世界中で進められています。