グーグルは、文明を量子コンピューティングに近づけています。この開発は、コンピューティング、そしておそらく世界を変えるでしょう。グーグルは、「通常の」スーパーコンピューターが1万年かかる問題を数秒で解く量子コンピューター「シカモア」を開発しました。

量子コンピューティングの時代が到来し、グーグルは「量子覇権」を獲得したのか？

量子コンピュータは何ですか？

量子コンピュータは、コンピュータが量子物理学を用いてデータを処理する方法を根本的に変えるものです。

従来の半導体プロセッサー（ノートパソコンやスマートフォン**に搭載されているものなど）は、「ビット」という情報を使っています。ビットは「1」か「0」の形で存在し、スイッチのようなものです。従来のハードウェアでは、ビットは「1」か「0」の形でしか存在できない。

量子コンピュータは「量子ビット」と呼ばれる量子ビットを使用し、量子ビットは「1」と「0」の両方として存在することができます。量子ビットが1と0の状態を維持する能力は、量子コンピューティングの核となる原理で、重ね合わせと呼ばれるものである。

重ね合わせでは、複数の計算を同時に行うことができるが、そのためには、量子ビットを「もつれ」という量子効果を使って同期させる必要がある。

量子コンピュータを60秒で説明します。

量子的至高は何ですか？

まるでジェームズ・ボンド（jame**ond）のアクション映画のような名前だが、量子至上主義はもっと画期的なものである。量子至上主義とは、量子コンピュータが古典コンピュータよりも高速に計算できるようになる瞬間のことである。

グーグルは、同社の量子プロセッサー「Sycamore」が初めて量子覇権を達成したと主張しています。カリフォルニア大学の実験物理学者ジョン・マーティニスが率いる研究チームは、量子プロセッサーにランダムサンプリング課題を設定した。サンプリングタスクは、真にランダムな分布を持つ数値の集合を生成する。

マルティネス研究室の大学院生ブルックス・フォックスは、「現在1万年といわれている古典的なシミュレーション時間は、古典的なハードウェアとアルゴリズムの改良によって短縮される可能性が高い」と述べている。しかし、現在1兆5千億倍の速度が出ているので、この達成度の主張には違和感がない。"

グーグルは量子覇権を握ったのか？

この量子覇権実験の詳細を記した論文は、NASAのウェブサイトに流出したものである。すぐにオフラインになったものの、その大胆な主張で注目を集めました。その後、この論文は科学雑誌「ネイチャー」に正式に掲載された。

しかし、IBMは納得がいかなかった。

googlequantumsupremyの論文が正式に発表される数日前に、IBMは、スーパーコンピュータをスケールアップする時間があれば、古典的なハードウェアでも同じ性能向上が可能だと主張する論文を発表しています。つまり、Googleは量子的な優位性を獲得したと考えているが、IBMはそうではないと考えている。なぜなら、時間があれば、オークリッジ国立研究所のスーパーコンピュータ「Summit」を拡張して、同じ作業を「約2日半」で行うことが理論的に可能だからである。" で同じ作業を完了させることができます。

IBMの主張は根拠がないわけではないが、科学やコンピューティングのコミュニティ全体に響いているわけでもない。

グーグルの新聞に大進撃が報じられた。物理学研究所の所長で、量子技術戦略諮問委員会の理事を務めるピーター・ナイト卿は、「私たちは、素晴らしい**、素晴らしい診断法、この技術を進歩させたあらゆる細部への真の配慮を見てきました」と述べています。

「それにもかかわらず、この論文にはいくつかの前提条件がある。Googleと同様に、IBMも「計算が先」という考えを検証するために、スーパーコンピューティングの古典的なシミュレーションに対するさまざまなアプローチを非常によく見ています。量子力学界がSycamoreチップを使った実験データをロードテストする機会を得る前に、Googleがこの分野でどの程度進んでいるかは未解決のままです。しかし、科学は仮説に挑戦することで進歩するものであり、私はそのことにもっと期待しています。"

IBM社が、Summitスーパーコンピュータが同じテストを合理的な時間で完了できるという証拠を示す前に、Google社はすでに量子的な優位性を獲得していた。

あなたにとって、量子至上主義とは何ですか？

短期的には、量子覇権や量子コンピューティングは、一般のコンピューターユーザーにはほとんど意味をなさないだろう。量子コンピュータは、繰り返し行われるプロセスです。グーグルの開発は、エキサイティングで興味をそそる進歩です。しかし、現代のコンピューティングに時間がかかるように、量子コンピューティングにも時間がかかる。

2つ目は、量子コンピュータは冷却が必要だということです。量子コンピュータの動作には、液体窒素が必要です。スマート○○やノートパソコンに量子コンピュータを導入するために必要な冷却量を再現することは不可能です。技術が存在しないのです。

1点目について、これは長期的な目標です。最初のコンピュータは部屋ほどの大きさしかなく、それを動かし、プログラムするために科学者のチームが必要だったのです。量子コンピュータも同じ段階です。

また、量子コンピュータが従来の半導体コンピューティングに取って代わるかどうかについては、懐疑的な意見もあります。ムーアの法則とは、プロセッサを構成するトランジスタの数が2年ごとに2倍になり、それに伴って演算能力が向上する、というものだ。(処理能力が上がるという意味ではない。これは法則の誤解である)。

しかし、ゴードン・ムーア自身は、「今後10年程度で進歩が飽和する」と考えていた。

半導体ベースのプロセッサーはいずれ減速しても、処理能力は向上し続ける。Intelの前CEOであるBrian Krzanich氏は、Intelのプロセッサ規模は「2年というより2年半に近い」としながらも、今後もプロセッサのパワーアップを追求することを確認した。

ムーアの法則が終われば、量子コンピュータは古典的な半導体処理の代替手段に過ぎない。

ネーヴンの法則は何ですか？

ネヴィンの法則は、量子プロセッサーの開発速度を決定するもので、グーグルの量子人工知能研究所の所長であるハルトムート・ネヴィンにちなんで命名された。

ネヴィンの法則では、量子処理能力は2倍の指数関数的な速度で成長するとされており、これは驚くべき速さです。例えば、処理能力は、2^2^1（4）→2^2^2（16）→2^2^3（256）→2^2^4（65536）、と増えていくのです。このフォーマットを使うと、処理速度が飛躍的に向上することがおわかりいただけると思います。

量子覇権はここにある

グーグルの量子覇権開発は画期的だ。IBMが量子コンピューティングを破壊しようとしているにもかかわらず、Googleは量子コンピューティングの境界を押し広げています。もし科学者がグーグルの主張に異議を唱えることができれば、グーグルのプロセスや開発はさらに強力なものになるでしょう。

量子コンピュータは、コンピュータや科学の中でも多くの人が取り組むのが難しい分野です。考え方が非常に抽象的で大規模であり、結果を扱うのが難しく、意味合いも未知数です。

とはいえ、量子コンピュータが影響を与える分野には、よく知られているものもあります。量子コンピュータは、私たちが知っている暗号の終わりを意味するかもしれません。この影響は誰にでもあります。

写真提供：Erik Lucero/Google Quantum Supremy