世界最高峰のスーパーコンピューターであっても、基本原理は私たちが日常で使っているスマートフォンやノートPCと変わりません。情報を「0」か「1」の2進数（ビット）として扱い、膨大なトランジスタを高速駆動させて逐次処理をこなす仕組みです。どんなに巨大な計算施設であっても、本質的には「極めて高速な算盤」を膨大に並べている状態に近いと言えます。
これに対し、量子コンピューターの仕組みは根底から異なります。ミクロの物理世界を支配する量子力学の法則を直接計算リソースとして活用し、従来のビットに代わる量子ビット（qubit）を基本単位とします。量子ビット最大の特徴は、0と1の両方の状態を確率的に同時に併せ持つ「重ね合わせ」と、複数の粒子が互いに強く連動し合う「量子もつれ」という奇妙な性質にあります。
この性質により、例えば30量子ビットが存在する場合、通常のコンピューターが1つの状態を計算する間に、量子コンピューターは2の30乗（約10億通り）の計算状態を同時に保持し、相互に干渉させて正解の確率を増幅させます。これが「指数関数的な計算速度」と称されるメカニズムの核心です。
取材の現場で物理学者たちが口を揃えるのは、「スパコンと量子コンピューターは、ジェット旅客機と潜水艦ほど性質が違う」という事実です。どれほどジェット機を進化させても深海へは行けないように、膨大な組み合わせの中から最適解を探し出す創薬分子のシミュレーションや材料開発において、スパコンは何億年もの時間を要して事実上フリーズします。その限界領域に風穴を開けるのが、まさに量子コンピューターという新しい計算パラダイムなのです。
