量子コンピューティングはすべてを変える可能性があり、IBMはそれを習得するためにMicrosoft、Intel、Googleと競争している

Intel の量子ハードウェア担当ディレクター、Jim Clark 氏。同社の量子プロセッサの XNUMX つを使用しています。 写真; インテル

• 量子コンピューターは、これまで解決できなかった問題を解決するための強力なコンピューティング機能を生み出す可能性を秘めた、非常にエキサイティングなテクノロジーです。
• 専門家らは、IBMが量子コンピューティングの分野で先導してきたため、Google、Intel、Microsoft、そして多くの新興企業がIBMの影響下にあると述べている。
• 投資家は、IonQ、ColdQuanta、D-Wave Systems、Rigetti など、市場を破壊する可能性のある量子コンピューティングの新興企業に惹かれています。
• ただし、落とし穴があります。一般に、現代の量子コンピューターは今日のスーパーコンピューターほど強力でも信頼性も高くなく、起動と起動には特別な条件も必要です。

IBMは9月、ビジネスで利用可能な世界初の量子コンピューター「IBM Q System One」を発表し、話題を呼んだ。 このデバイスは、容積 XNUMX 立方フィートの洗練されたガラスケースに収められていました。

これは、現在も研究室に設置されている量子コンピューターにとって重要なマイルストーンです。 IBMによると、買い手はすでにこの技術を手に入れようとしているが、この技術は化学、材料科学、食品製造、航空宇宙、医薬品開発、株式市場予測、さらには気候変動など、さまざまな分野で有望であるとしている。

IBM Q システム XNUMX。 写真：IBM

この興奮の理由は、量子コンピューターが従来のシステムよりも指数関数的に多くの情報を処理できる、一見魔法のような特性を備えているためです。 量子コンピューターは単に非常に高速なコンピューターであるだけではなく、より正確に言えば、根本的な再考が必要なまったく異なるコンピューティング パラダイムです。

テクノロジー競争の勝者は、このテクノロジーによってもたらされる機会を活用する企業になります。 IBM、Microsoft、Google、その他のテクノロジー大手や新興企業がこのテクノロジーに賭けています。

Business Insider は、IBM Q 戦略およびエコシステム担当副社長の Bob Sutor に、これらのシステムを人々がアクセスできるようにする方法について尋ねました。 量子コンピューターを使用してタスクを実行できるようにするには、どうすれば多くの人ができるでしょうか?

近い将来、量子コンピューターをオフィスで目にする機会はほとんどありません。 私たちが話を聞いた専門家らは、IBMが量子コンピューティングを利用できるようになったとしても、量子コンピューティングが本当に主流になるまでにはさらにXNUMX年からXNUMX年かかるだろうと考えている。 IBM Q System One は現在、クラウド・コンピューティング・サービスとして一部のお客様のみが利用可能です。 人々がこのような製品を購入し、自分の目的に使用できるようになるまでには、しばらく時間がかかるでしょう。

実際、専門家らは、量子コンピューターには大きな可能性があるが、大量生産には程遠いと述べている。 これらは非常に壊れやすいため、機能するには特別な条件が必要です。 さらに、今日の量子コンピューターは、私たちがすでに所有しているコンピューターほど信頼性や強力ではありません。

Intelの量子ハードウェア担当ディレクター、ジム・クラーク氏はBusiness Insiderに、「約XNUMX年以内に、量子コンピューターがあなたの人生や私の人生を変えると信じている」と語った。 — 実際、私たちはまだマラソンの最初の XNUMX マイルにすぎません。 それは私たちがそれを心配していないという意味ではありません。」

量子コンピューターとは何ですか?

ビル・ゲイツはかつて、量子の背後にある数学は彼の理解を超えていると述べましたが、誰もが同意したわけではありません。

「量子物理学が物理学であり、複雑すぎるというのは少し誤解です」と IonQ の CEO 兼共同創設者 Chris Monroe 氏は Business Insider に語ります。 「多くの人にとってそれが理解できないのは、それが理解できないということだが、あなたにとってそれが理解できないのと同じように、私にとってもそれは理解できない。」 何かが重ね合わせられる場合、それは同時に XNUMX つの状態になれることを意味します。 現実世界ではこんなことは経験しないので不思議です。」

私たちが使用したコンピューターは、データをバイナリ コードと呼ばれる 1 または 0 の文字列として表示します。 ただし、量子コンピューターはデータを 1、0、または最も重要なことに同時に両方の数値として表すことができます。

システムが同時に複数の状態になり得ることを「重ね合わせ」と呼びます。これは、量子コンピューティングの一見魔法の特性の XNUMX つです。 ここでのもう XNUMX つの重要な原理は「もつれ」です。これは、XNUMX つの粒子が物理的にどれだけ離れていても、完全に同期して移動することを可能にする量子特性です。

説明するように 記事 『Scientific American』では、これら XNUMX つの特性を組み合わせることで、今日市場にあるどのシステムよりもはるかに多くのデータを同時に処理できるコンピューターが作成されると述べています。

量子コンピューターのパワーは、量子コンピューターの基本測定単位である量子ビットで測定されます。 最新のコンピューターが 32 ビットまたは 64 ビットのプロセッサー (一度に処理できるデータ量の尺度) を備えているのと同じように、より多くの量子ビットを備えた量子コンピューターは、処理能力が大幅に向上します。

量子コンピューターの内部。 写真：IBM

空には限界がある

これはすべて、量子コンピューターが、これまで計算能力によって制限されていた問題を解決できることを意味します。

たとえば、量子コンピューターは、家に帰るまでに複数の都市間の最短ルートを見つける必要がある複雑な計算問題である、有名な巡回セールスマン問題を大まかに解決できる可能性があります。 簡単そうに聞こえますが、数学的に考えると、ルートに都市を追加するほど、単一の最適なパスを見つけることは難しくなります。

同様に、量子コンピューターは、最適な解決策を見つけるために大量の金融、医薬品、または気候データをふるいにかけて、最もトリッキーで最も時間のかかる問題を乗り越えることができます。 実際、量子スタートアップの D-Wave はすでにフォルクスワーゲンと協力して、運転パターンを分析し、大量のノイズを選別して事態の真相に迫っています。

暗号化の分野におけるその有用性について説明します。 量子コンピュータは、これまで知られていた暗号とは異なる暗号化方式を習得することができ、国家機密さえも容易に解読できる。 この便利な機能には世界各国の政府から大きな関心が寄せられていますが、活動家らは量子コンピューティングの出現によりプライバシーが破壊される可能性があると懸念しています。

物理の問​​題

「量子コンピューティングはまだ初期段階にあるため、証明されていない情報がたくさんあります」とガートナーの研究開発担当バイスプレジデント、マシュー・ブリスは述べています。 「しかし、バイヤーはすでに自社のビジネスにおける量子コンピューティングの競争上の優位性を判断するためのアプリケーションを探しています」と彼は言います。
あらゆる誇大宣伝にもかかわらず、専門家は、量子コンピューターは 1950 年代の PC ほどには進歩していないと考えています。 もちろん、彼らは勢いを増していますが、ゆっくりではあります。
「量子コンピューティングは、ゆっくりと走る電車にたとえられます」と、Forrester の副社長兼主席アナリストのブライアン・ホプキンス氏は Business Insider に語った。 「彼が毎秒 XNUMX インチ動くとしたら、XNUMX か月後にはすでに秒速 XNUMX インチを超えているでしょう。」 すぐに彼はより速く動き始めるだろう。」

現在の大きな問題は、古典的なコンピューターでできなかったことは量子コンピューターではできないことです。 業界は、量子コンピューターが現在の限界を超える、量子超越性と呼ばれる瞬間を楽しみにしています。

「顧客が当社を訪れるとき、主に言われるのは、自分たちのビジネスに役立つ限り、どのモデルでも構わないということです」とアナリストのブリス氏は言います。 — 古典的なアルゴリズムを上回るパフォーマンスを発揮できるモデルはありません。 量子コンピューターのハードウェアが改善し始めるまで待つ必要があります。」

IBM 研究員の Katie Pooley は、量子コンピューターの温度を低く保つのに役立つクライオスタットを調査します。 写真: アンディ・アーロン、IBM

大きな問題は依然としてコンピューティング能力の不足です。 量子超越性には 50 量子ビットのパワーを持つコンピューターが必要であると想定されています。 このマイルストーンは研究室で達成されましたが、永続的なものではなく、維持することはできません。 実際、量子ビットはエラーが発生しやすく不安定であるため、生成時に問題が発生し、可能性が低下します。

もう XNUMX つの重要な要素は、より多くの素材です。 量子コンピューターが機能するには環境から完全に隔離されている必要があり、非常に低い温度が必要です。 子供がテーブルをノックすると回転するコインがテーブルに落ちるのと同じように、ほんの小さな振動でも量子ビットが崩壊し、重ね合わせが崩れる可能性があります。

IBM Q System One などの以前の量子コンピューターは非常にかさばるため、必要な隔離と冷却条件が大きな課題となっていました。 この問題をさらに悪化させているのが、超電導ケーブルや低温冷凍機といった必要なコンポーネントの不足です。 深刻な不足に陥っています。

結局のところ、これは、知識が向上し、技術が進歩しているにもかかわらず、量子コンピューティングは依然として実用化できないことを意味します。

「私の作業グループの課題の XNUMX つは、材料、シリコン、金属を操作して、非常に均一な環境を作り出すことです」とインテルのクラーク氏は語った。 - これは基本的に最高の半導体技術です。 量子コンピューティングを大規模に実現するために必要なテクノロジーはまだ存在していません。」
もう XNUMX つの問題は、量子コンピューターには予期せぬ計算能力を提供する否定できない可能性があることです。 しかし、これらのシステムを実際にプログラミングしたり操作したりした経験がある人は世の中にそれほど多くなく、潜在的な購入者は実際にどのように使用するかを理解することに興味を持っています。

偉大な量子競争

アナリストらは、IBM Q System Oneの商用利用が限られているおかげで、IBMが現在量子コンピューティング競争をリードしていると述べている。 クラウド経由でアクセスされるため、IBM はこれらの特別な条件を維持して、この量子コンピューターの機能を維持しながら、選ばれた顧客に使用を許可することができます。

アナリストのブリス氏は、「（IBMの量子コンピューターは）すごいと思う」と語った。 「サービスとしての量子コンピューティング モデルが正しいモデルだと思います。」 それを容器に入れて特別に処理することで、品質を向上させようと真剣に取り組んでいます。」

IBMのサラ・シェルドン氏とパット・グマン氏は、量子コンピューターを冷却する溶解冷凍機の開発に取り組んでいる。 写真：IBM

同時にアナリストらは、この市場のどのプレーヤーがいつでも躍進して優位に立つ可能性があり、これは依然として必要な競争であると指摘している。

IT 大手各社は、この問題への取り組み方が異なります。 Intel、IBM、Google、そして量子コンピューティングの新興企業 Rigetti は、最先端のスーパーコンピューターを搭載した超伝導回路に基づくシステムを構築しています。

Microsoft は、より優れた量子ビットを作成するために、まったく異なる、おそらくよりリスクの高いアプローチを採用しています。 Microsoftが作成しようとしているトポロジカル量子ビットは、電子を断片化して情報を一度に複数の場所に保存することで、安定性を高め、破壊されにくくする。 競合他社が構築しようとしているものより堅牢ではないが、その成果は量子コンピューティングの分野全体にとって大きな前進となるだろうとアナリストのホプキンス氏は述べた。

「彼らはギャンブルをしており、多くの人は決して成功しないと考えている」とホプキンス氏は語った。

より冒険的な側面では、IonQ や D-Wave などのスタートアップ企業は、イオントラップや量子アニーリングなどの最先端テクノロジーに賭けています。 簡単に言うと、彼らはまったく新しい方法を使用して、各量子ビットのパフォーマンスと安定性の向上をさまざまな方法で実現しようとしているのです。

「これにより、複雑な問題を解決し、継続的に進歩する量子コンピューターを構築できるようになります」と、D-Wave のプロセッサーおよび量子製品設計および開発担当副社長のマーク・ジョンソン氏は Business Insider に語った。

ニューヨーク州ヨークタウン・ハイツにあるトーマス・J・ワトソン研究センターのIBM Qコンピューティング・センターを歩くIBMの量子科学者。 写真: IBM の Connie Zhou

量子スタートアップ

量子コンピューティングの急増により、関連する新興企業に対する投資家の関心が高まっています。 IBMのロバート・スーター氏は、量子ソフトウェア、ハードウェア、さらにはコンサルティングのスタートアップ企業が世界中に約100社あると推定している。 これは巨大なスタートアップ市場に比べれば小さいですが、以前よりははるかに大きくなっています。

「私は最初からこの分野に長く携わっています」と IonQ のモンロー氏は言います。 — 5～8年前までは長い間黎明期にあり、注目を集め巨額の投資を集めました。 その時が来たことが明らかになりました。」

Chris Monroe 氏、量子コンピューティングのスタートアップ IonQ の CEO 兼共同創設者。 写真: IonQ

リゲッティのように、独自の量子チップと高度な量子コンピューティング システムを備えた大手テクノロジー企業と対決する用意ができている企業もいます。

「これは私たちのビジネスの中核です」と、Rigetti の製品担当副社長、Betsy Masiello 氏は Business Insider に語った。 — 量子空間には、量子コンピューティング分野のソフトウェア アプリケーションに取り組んでいる企業が数多くあります。 私たちはマイクロチップを製造し、コンピューティング システムを構築しています。」

マーベリック・ベンチャーズのマネージング・ディレクターであるマシュー・キンセラ氏は、量子コンピューティング分野については強気であると述べた。 彼の会社は、量子システムで使用される機器を製造する会社である ColdQuanta に投資するまでに至っています。 同氏は、量子コンピューターがXNUMX～XNUMX年以内に現在のシステムを上回る性能を発揮すると予想している。 Maverick Ventures は長期に賭けています。

「私は量子コンピューティングを心から信じていますが、日常の問題を解決するために量子コンピューターが従来のコンピューターよりも優れたものになるまでには、予想よりも時間がかかるかもしれません。 今後数年のうちに、小規模な問題の解決における量子コンピューターの利点が分かるだろう」とキンセラ氏は語った。

D-Wave の 2000Q システム研究所。 写真：ディーウェーブ

キンセラ氏は、私たちが話を聞いたアナリストと同様、いわゆる「量子の冬」を予想している。 量子コンピューターに関して誇大宣伝があるかもしれないが、人々は期待を高めている、と専門家は警告する。 この機械はまだ完璧ではなく、投資家が結果を知るまでには何年もかかるだろう。

遠近感で

量子超越性を超えても、従来のコンピューターやスーパーコンピューターの余地はまだあると専門家は保証します。 それまでは、コスト、サイズ、信頼性、処理能力について議論する前に解決しなければならない問題がまだあります。

アナリストのブリス氏は「一息つく必要がある」と述べた。 「この地域では、時間がかかるエキサイティングな出来事がたくさん起こっています。」 これは物理学、コンピューターサイエンス、そして率直に言って科学分析の複合体です。 すべての答えを知っていれば、これを研究する必要はありませんが、今後は多くの研究作業が待っています。」

リゲッティ量子コンピューター。 写真: リゲッティ

しかし、多くの人にとって、これが未来であることは明らかです。 最初のメインフレーム コンピューターのメーカーが、これが最終的にはさらに多くの手のひらサイズのスマートフォンにつながることを認識していなかったのと同じです。 量子コンピューターは、まったく新しい道への第一歩となる可能性があります。

Microsoftのコーポレートガバナンス担当副社長のトッド・ホルムダールのように、それが今日の人工知能や機械学習よりも重要になる可能性があると言えるほど楽観的な人はほとんどいない。 彼は子供たちに、自分が情熱を注げることをやるべきであり、いつでも人工知能の仕事に就くことができると語っていました。 今、彼は量子コンピューティングについても同じことを言うだろう。

「この分野はこれから発展していく分野です。 それを埋めて枯れないようにしてくれる人々が必要です」とホルムダール氏は語った。 「それは私たちの世代において重要な役割を果たしており、将来素晴らしいものを生み出す機会を与えてくれます。」

出所： habr.com