によるアンカ・ウレア&アレックス・スティーブンソン
物理学者のショヒニ・ゴース氏は、量子コンピューティングですべての問題が解決されるわけではないと言う。しかし、この先駆的なコンピューティング フレームワークには、多くの業界を改善する可能性があります。
量子コンピューティングの可能性は、今日の最も強力なスーパーコンピューターよりも飛躍的に速く解決策を見つけることで、世界のすべての仕組みを変えることができる革新的なものとして歓迎されています。
しかし、経営陣が量子が生み出す可能性のある収益を計算し、ジャーナリストがその背後にある複雑なプロセスを説明する簡単な方法を見つけようと躍起になるにつれ、量子物理学者は自分たちの分野に対する理解の欠如にますます不満を募らせている。
「量子コンピューティングは実際のところ、私たちの通常のコンピューティングとは大きく異なります」とカナダのウィルフリッド・ローリエ大学教授で量子物理学者のショヒニ・ゴース氏はユーロニュース・ネクストに語った。
「これは、現在私たちが持っているもののより強力なバージョンであるというだけではありません。実際には、コンピューティング自体のフレームワークがまったく異なります。」
このフレームワークは、単純な例えやおなじみのベンチマークで説明するのが困難です。
量子コンピューターは通常のコンピューターの X 倍強力ではありません。あなたの子供のサッカーチームにとって、それはレアル・マドリードではありません。量子コンピューターはまったく異なるゲームをプレイしています。
「量子コンピューターがすべてのタスクにおいて優れており、何らかの形で私たちのあらゆる作業を高速化できるというわけではありません」とゴース氏は述べた。
「量子コンピューターが実際に、より優れた方法で実行できる非常に特殊なタスクがあります。」
コンピューティングの新しいフレームワークを理解する
通常のコンピューター – 仕事で使用するコンピューターから記録を破るコンピューターまでフロンティアスーパーコンピュータ– 情報をビットと呼ばれる 2 進数 (1 と 0) に変換することで機能します。コードと呼ばれるこれらのビットの長い文字列を処理し、簡単な数学を使用してコードに何をすべきかを指示します。
量子コンピューティングのフレームワークは、量子ビットと呼ばれる別の情報の基本単位に基づいており、重ね合わせと呼ばれる原理で動作します。
「ビットが完全にゼロでも完全にも 1 でもない状況を想像してみてください。しかし、ある程度の確率で 0 になる可能性と、ある程度の確率で 1 になる可能性があります」と Ghose 氏は言いました。
「これが重ね合わせと呼ばれるものであり、量子ビット、つまり量子ビットと呼ばれるものです。」
あまり正確ではないように聞こえるかもしれないが、ゴース氏は量子コンピューターが解決できる計算の種類を大幅に拡大し、多くの場合、解に到達する速度が向上すると述べている。
「風景の中の 0 と 1 という 2 つの点から、風景の中のどこにでも流れることができるようになるのとほぼ同じです。0 と 1 の組み合わせは可能です」と彼女は言いました。
ゲームを変える可能性
では、量子コンピューターは通常のコンピューターよりも優れた機能を備えているのでしょうか?
「単に電子メールを書いているだけでは、電子メールが速くなったり、より良くなったりするほどの大幅な速度向上は見られないでしょう」とゴース氏は言う。
「しかし、バックエンドで量子暗号化システムが通信のセキュリティとプライバシーを改善できる可能性があるのです。」
量子暗号は、量子力学を利用してオンライン通信のセキュリティを向上させる主要な研究分野です。ゴース氏は、最終的にはバックエンドの量子暗号化がすべてのデバイスに搭載される可能性があると述べています。
「これが本当にエラーがなく、完璧に設計された方法で行われた場合、ハッキングは完全に不可能です」と彼女は言いました。 「つまり、この暗号を破るには、物理法則を破る必要があります。」
他のアプリケーションは、大規模な量子コンピューターを構築する能力に依存しています。その範囲は、より優れた医薬品の開発から、より優れた太陽電池の製造、さらには衣類にまで及ぶ可能性があります。
しかし、量子コンピューティングの応用を本当に拡大するには、さまざまな分野の専門家が研究に参加する必要があるとゴース氏は言う。
「この新しい量子コンピューティング革命に参加するのに、物理学者である必要はありません」と彼女は言う。
「実際、より多様な人々のグループが参加できるほど、この分野はより豊かになり、より驚くべき結果が得られます。」
量子への長い道のり
量子コンピューティングが主流になる前に、解決しなければならない疑問がまだたくさんあります。まず第一に、大規模な量子コンピューターが構築できるかどうかです。
「量子コンピューターを本当にスケールアップできるかどうかさえ、完全には明らかではありません。なぜなら、私たちが量子コンピューターを構築するにつれて、持続可能かつスケーラブルな方法でそれを実現できるようになるということを、誰も決定的に示すことができていないからです。 」とゴースは言いました。
量子ビットが機能するには絶対零度に近い温度に保つ必要があるため、熱管理は開発者が対処する必要がある大きなハードルとなっています。
コストも問題です。ほとんどの試算では、単一量子ビットのコストは約 10,000 ユーロであり、有用な量子コンピューターは一部の業界を除いて法外に高価になります。
しかし、ゴース氏は、量子コンピューティングの未知の最大の課題は、量子エラーに対処することであると述べています。
「量子コンピューターを強力にする理由の一部は、エンタングルメントと呼ばれるこの特定の現象です。この現象では、すべての異なる量子ビットが互いに対話し、ある意味で 1 つとして動作し始めるような形で接続されます」と彼女は述べた。
「しかし、これらの量子ビットが互いに対話するのではなく、ランダムな粒子など、コンピューティング空間の外にある何かと対話すると、それらの粒子と絡まってしまう可能性もあります。」
量子ビットを制御し、ランダムな粒子と相互作用しないようにするには、量子ビットを「宇宙空間よりも低温」に保つ必要があるとゴース氏は言う。
現在それを実現する唯一の方法は、すべてのハードウェア、電子機器、冷却システムを収めることができる「部屋全体の大きさ」の巨大なコンピューターを構築することです。
「誤差は非常に壊れやすく、わずかな誤差やノイズでも計算が完全に破壊されるため、多くの誤差修正を行う必要があります」とゴース氏は語った。
「それは、私たちが前進するときに考えなければならないことです。本当にそれだけの価値があるのでしょうか？もしそうなら、責任を持って持続可能な方法でどのようにそれを行うのでしょうか？私には答えがわかりません。」
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