【量子力学入門】 量子力学とは？ 量子とは？
量子力学とは
量子とは何か？の前に、「量子力学」とは何かに関して説明します。
量子力学とは、「ミクロの世界」の物理学になります。
ミクロの世界とは、とにかく小さい世界の物理学で、どのくらい小さいかと言うと、原子や電子の世界になります。目で見える世界の物理学に対し、小さな世界を突き詰めると、これまでの物理学とは異なるものが見えてきました。その世界を扱うのが量子力学になります。
量子とは
量子とは、物理学で登場する電子や光子など様々な小さい単位の物質やエネルギー単位の総称です。量子はとにかく小さいものになります。
（量子とは量子と波の性質を持つエネルギーの小さな集まり）
＊原子や電子、陽子なども量子です。
＊この「量子」は、物質を原子レベルまで分割すると量子の世界に突入します。
「とにかく小さい」というのは原子またはそれ未満のサイズを指しています。
＊ちなみに原子の大きさは0.1nm（1mの100億分の1）の大きさ
＊ナノメートル（nm）とは、10⁻⁹メートル = 10億分の1メートル。
よく量子とは特定の何かを指していると勘違いされがちですが、微小な世界のルール(法則)に基づいて振る舞い、同じ性質を持つものを総称して量子と呼びます。
つまり、原子・中性子・陽子・電子・光子・クォーク・ニュートリノなどは全て量子です。
量子の性質
量子はあまりに小さい単位だとご理解頂けたかと思いますが、量子はあまりに小さいため私たち人間が目に見えている物質とは異なる振る舞いをしています。（小さな物質の世界では、私たちが常識では理解できない現象が起きることが知られています。）
量子にはいくつか不思議な性質がありますが、
それは粒子と波動の「二重性」と呼ばれるものです。
量子は、「粒子」でもあり「波」でもあるという性質です。
（粒子として振る舞うこともあれば、波としての振る舞うこともあるが、本質は波にあると考えると良いです。）
＊気になった方は、「二重スリットの実験」と調べてみてください。この実験によりこの考え方が正しいことが立証されています。
＊スリットとは隙間のこと
他にも「量子」には、「不確定性原理」と呼ばれる同時に、量子の「位置」と「運動量」を測定する際に、両方を同時に１つの値に確定できないという性質もあります。
量子コンピュータとは
量子コンピュータとは量子の性質を利用し、技術として利用できる形にしたものです。
「重ね合わせ」や「量子もつれ」と言った量子力学的な現象を用いて従来のコンピュータでは現実的な時間内で解けなかった問題を解くことが期待されています。（従来型のコンピュータを上回る高速処理が可能になるだろうと期待されています。）
つまり、量子の世界では「重ね合わせ」という「複数の可能性を同時に取ることができる」性質を持ちます。
（この量子の性質が、量子コンピュータの理論の根幹となる「重ね合わせ」や「量子もつれ」と言った物理現象を引き起こします。）
量子コンピュータは、「量子」により支えられています。
＊量子コンピュータでは量子の世界における「量子と波の二重性」や「重ね合わせ」や「量子もつれ」などの物理現象を利用して計算を行います。
量子力学おすすめ書籍
これから量子力学に関して書籍で勉強してみたい方は下記の書籍がオススメです。
まとめ
量子に関して学びましたが、量子に関してイメージはつきましたでしょうか。
量子とは、物理学で登場する電子や光子など様々な小さい単位の物質やエネルギー単位の総称でした。
