翻譯：yu°
圖源:@傳說の自由
協力：@wangyitong1996@咲Yura
1.
「吶，哥哥，量子計算機是什麼？」
——高中一年級，並不擅長數學和物理，就連對諾依曼型計算機的結構都沒有大致了解的妹妹向我提出了這樣的問題。立刻就能流利地說出準確答案的哥哥，這世界上真的存在嗎？
至少我可不是那種超級兄長大人（吐槽：在說司波大爺吧233），一邊讓剛才用叉子插進的蠶豆停在桌子上，支支吾吾了一會。
「唔——————嗯。」
接著，妹妹就露出了一副從心底感到抱歉的表情，稍微縮了縮脖子。
「啊，抱歉，就算是哥哥也有不知道的事情呢。不能總是問這問那，偶爾也要自己去查一下呢。」
被那麼說了的話，就不能坦率地撤離了，這就是所謂「哥哥」一職的難處。讓蠶豆繼續懸空著，我清了清喉嚨。
「那個，嘛，那麼就大致給你說明一下吧。」
「嗯！」
重重地點了點頭，我的妹妹桐之谷直葉浮現出了純真的笑容。
因為身為電子系列資訊雜誌編輯的母親基本上不會準時起床，在周末由我和直葉兩個人吃掉三人分的早餐已經成為了慣例。今天的菜單是，淋上罐裝白醬的簡易意式燴飯、羅曼萵苣花椰菜蠶豆沙拉、含有鮮藍莓的酸奶，還有加了很多牛奶的奶咖。
【註：Risotto，義大利式肉汁燴飯，源於米蘭。大米里放入切碎的洋蔥，和肉湯、葡萄酒一起煮，並加入番紅花和乾酪、魚貝類等調製而成。
ロメインレタス，蘿蔓萵苣，又名長葉萵苣、蘿蔓、蘿美生菜，是一種萵苣屬蔬菜。蘿蔓萵苣是凱撒沙拉的主要材料之一。】
大口吞下右手中的蠶豆之後，我盡量先從基礎開始說起。
「那個……首先，關於量子是什麼的問題……」
「那種程度我還是知道的啦——。是基本粒子對吧？像是原子啊、電子之類的。」
對於馬上一臉自豪地回話的直葉，我毫不猶豫地指出了她的錯誤。
「嗶嗶——。你犯了兩處錯。」
「誒，哪裡啊？」
「首先，原子不是基本粒子哦。原子是由質子、中子和電子構成的。」
「那麼，這三個是基本粒子？」
「嗶嗶嗶——。雖然以前的課本上似乎是這樣寫的，但是那三個當中，現在還留在基本粒子的位置上的只有電子。現在知道了質子和中子是由更小的、叫作『夸克』的粒子構成的。也就是說，夸克才是基本粒子。」
僅限於現在就是了，我在內心加了一句後，指出了第二個錯誤。
「還有，基本粒子不等於量子哦。」
「哈啊……？」
「可以說基本粒子是指向『存在』的詞語，而量子是指向『狀態』的詞語吧……」
「哈啊啊……？」
因為此時直葉的頭頂上早已浮出了小型的問號，我趕緊解釋道。
「就、就是說，基本粒子是『物質』的最小單位，量子是『物理量』的最小單位……」
直葉心中的疑惑變成了中型問號。在這種地方受阻的話，就沒法達到量子計算機的話題了。
「我、我知道了，打個比方來說明吧。這個意式燴飯，大概有200……不，300千卡吧。」
聽到我這麼說，直葉露出有些不悅的神情，點了點頭。
「那麼，如果這個燴飯的大米中的一粒當做是絕對不能再分解的基本粒子，從這裡只取出0.001千卡……也就是1卡路呢？」
「誒，那樣不行的吧。我記得，一個茶杯的米大概有3000粒，就算有這麼多，把一粒米，300除以3000是0.1千卡……100卡路里，對吧？想要取出1卡路里的話，就要把大米分成100份呢。」
「但是，因為是基本粒子，所以不能那麼做。就是說，這道燴飯的一粒大米的卡路里、不，能量……只能用每隔100卡的數值來表示。這個能量的最小值，就可以考慮成量子的概念。」
「唔嗯……好像明白了，又好像沒懂……」
直葉依然一臉迷茫，因為不知道她要在這裡糾結多久，我打算說下去。
「嘛，實際上米粒之類的東西無論多少都可以分割，但是如果是電能的話，因為最小的單位是電子，所以不能再繼續分割，這種情況下的電子就是量子。
光能也有最小單位，叫作光子，這也是量子。也就是說，所謂的量子，就是注重基本粒子的『無法繼續分割』這一性質的叫法……可以這麼說吧。」
「唔唔。」
這次總算明白了一樣，直葉用勺子舀起燴飯的一顆米粒，小口咽下。
「那麼，量子不是物質，而是單位嗎？」
雖然感覺被這麼問的話，不能就那樣作肯定的回答。但是細節就放在一邊吧！於是我點點頭。
「嗯，嘛，現在就那麼認為就可以了。這下總算回到最初的話題了……所謂的量子計算機，直接來說，就是使用量子的計算機！」
鏘鏘，我一邊在腦內響起誇張的音效，一邊說完。想著總算順利地結束了，用牛奶咖啡潤了一下喉嚨。但是。
「我——說——啊！那種事誰都知道吧！就好像被人問『切返五則』是什麼，回答說『就是反擊時的五條規定哦』一樣嘛！」
【註：切り返し五則，劍道術語，進行反擊時需要遵守的五條規定。①幅度要大,動作要正確②保持正確的距離③左拳總是保持在身體中心線上，不要用右手打擊④不要彎曲身體借力、猛打⑤打左右面時要利用竹刀的反彈力】
被小直大人這樣回了話，參加劍道部的妹妹一副認真的表情。我記得「切返五則」是劍道術語吧……但更深層次的東西就不知道了。
「……對、對不起。那麼，我們繼續……」
「好吧，饒恕你了。」
【註：直葉這裡說的是「苦しゅうない」，一般是身份高貴的人對下面人說的】
「…………」
為了補充能量，被一大勺加了乳酪的奶油燴飯塞得臉頰鼓起之後，就要向著更大的難題探討了。首先，果然還是從這裡開始吧。
「那——個，直葉小姐。關於我們平常使用的，也就是諾依曼型計算機，有必要進行說明嗎……？」
「那是什麼？」
「看起來有必要呢。」
下定了會花很長時間的覺悟，我又清了一下喉嚨。
「嗯……嘛，簡單地說，諾依曼型計算機只有0和1兩個數字……也就是通過二進位來運行的。一組用0和1來表示的情報是1比特，八組這樣的就是8比特。最先進的128位CPU一次可以處理128組二進位數據。」
「嗯……。那很厲害嗎？」
「很厲害啊！1比特表示的數字只有0和1兩種。2比特的話就是00、01、10、11四種，換算成十進位就是1、2、3、4。那麼，4比特的話有幾種呢？」
「8……不對！那個……2比特是四種，3比特是八種，那麼4比特是十六種？」
「噢噢，回答正確，也就是說，4位CPU能夠處理的數據是0到15。」
「呼嗯。那個比特，如果很大的話會有什麼好事嗎？」
被她嚴肅地那麼問，我一時答不上來。那當然是有很多好處，但是要舉出能讓直葉理解的例子的話……。
「那個，比如說，過去的32位操作系統，最大只能使用4GB的存儲器。如果是64位操作系統的話，理論上可以使用16EB……順便一提，16EB大約是172億GB……」
「誒——過去的筆記本電腦的內存只有4GB嗎？AmuSphere是它的好幾倍呢。」
「看、看吧，比特增加的話就會有好事吧？」
看起來總算是讓她明白了，我喝了一口奶咖，繼續回到剛才的話題。
「……那麼再問一次，128比特能夠處理的數據有幾種呢？」
「嗯嗯……因、因為是次方倍，5比特是三十二種，6比特是六十四種，7比特是128種，8比特是256種……這種心算根本算不到128嘛！」
「嗯，我也討厭。也就是說2的128次方，那——個」
畢竟還是沒法心算出那麼大的數字，所以我試著用一直放在桌上的攜帶終端檢索