50量子ビットの状態ベクトル(すべての確率振幅)を、1個16バイトの倍精度複素数で古典コンピュータのメモリに保存するとき、必要な容量に最も近いものはどれか。

正解：C. 約18 PB

振幅の数は2の50乗、約1.13×10¹⁵個なので、必要な容量は約1.8×10¹⁶バイト、約18 PBです。量子ビットが1個増えるごとに容量は2倍になり、30量子ビットなら約17 GBで済みますが、40量子ビットで約18 TBになり、50量子ビットでは最大級のスーパーコンピュータでも状態ベクトルをそのまま保持するのが難しくなります。一方、量子コンピュータを測定して1回に得られるのは50ビットだけです。そのため量子アルゴリズムは、干渉を使って、欲しい答えが高い確率で得られるように振幅を組み立てる必要があります。

• A. 50 × 16バイトで、量子ビット1個に振幅が1個と考えた値です。振幅は2の50乗個必要です。
• B. 2の40乗 × 16バイト、つまり40量子ビットの場合の値です。
• C. 正しい。2の50乗 × 16バイト ≈ 1.8×10¹⁶バイトです。