【体験記】2枚の量子コインは本当にそろう？ 本物の量子コンピュータで量子もつれの回路を試した

公開日：2026年10月15日

分類：今日の量子コンピュータお勉強部屋

実行日・作成日：2026年10月14日

最終確認日：2026年10月16日

本物の量子コンピュータで、今度は2枚、そして3枚の「量子のコイン」がそろうかを試しました。硬貨を投げたのではなく、量子ビットをつなぐ回路を実行した記録です。量子もつれの考え方は「量子もつれとは何？」で説明しています。

回路づくりや送信の画面操作はAI（Claude）に手伝ってもらいました。この2回は、送信前の予想を記録していません。使ったのはIBM Quantum Platformの無料プランで、装置はibm_marrakeshです。

2枚の量子コインをつなぐ回路

最初に0に準備される量子ビットを2つ使います。1つ目に「H」という操作を置き、1つ目を制御側、2つ目を標的側として「CNOT」をつなぎます。最後に2つとも測定する回路を、1,000回実行しました。

これは、理想的には「ベル状態」という量子もつれを作る基本的な回路です。理想どおりなら、測定結果は「2つとも0」か「2つとも1」です。「片方だけ1」は出ません。

ここでいう1,000回は、準備から測定までを繰り返す回数です。1回の測定で1,000個の答えを同時に読んだという意味ではありません。

本物の結果：1,000回のうち968回がそろった

画面の表示は4桁ですが、右端から2桁が今回測定した2つの結果です。右端がq[0]（1つ目）、その左がq[1]（2つ目）です。左側の0を、ほかの量子ビットも測定した証拠とはみなしません。

2つとも0だった522回と、2つとも1だった446回を合わせると、968回、割合は96.8%です。一方、そろわなかった結果は6回と26回を合わせて32回、3.2%でした。理想の回路なら出ない組み合わせが、実機では混じりました。

状態の準備、操作、読み取りなどのどこに原因があったかは、この結果だけでは特定できません。

3枚につないだら、976回がそろった

さらに3つ目の量子ビットを使い、1つ目のH、1つ目から2つ目へのCNOT、2つ目から3つ目へのCNOTの順に並べ、最後に3つを測定しました。最初に0に準備された状態から、理想的には「3つとも0」と「3つとも1」が出る回路です。これも1,000回実行しました。

そろわなかった内訳は、0001が1回、0010が2回、0011が2回、0100が3回、0101が4回、0110が12回です。この回も画面の表示は4桁です。右端から3桁が今回測定した3つの結果で、右端からq[0]、q[1]、q[2]の順に読みます。

3つがそろった回数は497回と479回を合わせて976回、97.6%でした。そろわなかったのは24回、2.4%です。

3枚のほうが正確だった、と決めつけない

今回の記録では、2枚がそろった割合は96.8%、3枚では97.6%でした。しかし、それぞれ1回ずつ実行した結果です。この違いだけで「量子ビットが増えると誤りが増える」「3枚のほうが正確」とは言えません。

実行ごとのばらつきや、装置のどの量子ビットが使われたかも関係する可能性があります。今回の差の原因は未確認です。この割合を、装置全体の性能や、量子もつれの品質を表す数字とも扱いません。

今回記録したこと

• 2つをつないだ回路では、1,000回のうち968回、結果がそろいました。
• 3つをつないだ回路では、1,000回のうち976回、結果がそろいました。
• 理想の回路なら出ない組み合わせも混じりました。原因の特定や、量子もつれを証明する追加測定は行っていません。

量子ビットそのものは「量子ビットって何？」、誤りへの取り組みは量子エラー訂正の記事で説明しています。今回の実行は、エラー訂正を試したものではありません。

実行の記録

• 実行日：2026年10月14日
• 装置：ibm_marrakesh（画面表示：156量子ビット、Heron r2）
• プラン：IBM Quantum Platform、Open Plan（open-instance）
• 回数：2量子ビットの回路と3量子ビットの回路を各1,000回
• 装置の使用時間：画面表示で、どちらの回路も2秒。送信してから結果を受け取るまでの時間とは区別します。
• 結果の数字は、実機のジョブの結果として記録されたものです。回路編集画面のシミュレーションとは区別しています。

今回の用語集

• H：0に準備した量子ビットから、測定で0と1が半分ずつ出る状態を作る操作です。
• CNOT：制御側の量子ビットが1のとき、標的側の量子ビットを反転する操作です。
• ベル状態：2つの量子ビットで作る、基本的な量子もつれの状態の1つです。
• 測定結果の相関：複数の結果の間に見られる関係です。結果がそろうという事実だけで、量子もつれの証明とはしません。

出典

• 筆者のIBM Quantum実行記録・結果画面（2026年10月14日）。この記事の実測値の出典です。
• IBM Quantum Learning, Quantum mechanics basics（2026年10月14日確認）。HとCNOTで作るベル状態、理想的な測定結果。
• IBM Quantum Documentation, IBM Quantum Composer（2026年10月14日確認）。回路と実機実行、シミュレーションとの区別。
• IBM Quantum Documentation, CHSH inequality（2026年10月14日確認）。測定の向きを変え、量子の相関を検証する例。今回、この検証は行っていません。

更新履歴

• 2026年10月16日：じいじのやわらか解説を短縮し、用語とCHSHの補足の配置を見直しました。重複する本文を一部整理しました。今回の確認範囲は、この変更と表示です。既存記事全体の事実を再調査したものではありません。
• 2026年10月16日：じいじのやわらか解説と「今回出た言葉」を追記。今回の確認範囲は追加した説明と配置です。既存記事の事実全体を再調査した日付ではありません。
• 2026年10月14日：2量子ビット・3量子ビットの回路の実行結果と、この記録からは結論づけられない点をまとめました。