私が見ている量子コンピューティングはどこにあるのでしょうか?

Google が量子超越性を達成したという記事を10 月 23 日にNatureに発表して以来、以前にすでにリークされていたニュースだったため、このトピックについて多くの話題が持ち込まれました。実際、これがすでに事実である可能性があることが知られた瞬間から、Google とその量子超越性についての話が止まらなくなりました。何よりも、それが真実であれば、それが伴うであろう重要性のためです。

通常、主な疑問は、Google が確認しているように、Google が本当に量子超越性を達成したかどうかです。しかし、その答えは私たちが最初に考えているよりも物議を醸しているようです。しかし、それが本当に達成された場合、特により基本的なレベルで、答えるべきより興味深い疑問が生じます。それが量子コンピューティングが私たちのためにできることです。さらに、それは私たちの日常生活に何らかの影響を与えるのでしょうか？これらの質問はどれも簡単に答えることができませんが、試してみましょう。

量子超越性とは何ですか?

「量子超越性とは、地球上のすべてのコンピューターを合わせても実行できない計算を実行するのに十分な量子ビット(量子ビット) を量子コンピューターが備えているということです」と物理学者のソニア フェルナンデス ビダル氏はニューロストリームに説明し、科学普及に専念するライターを務めています。 。

これが Google のSycamoreコンピュータ チップで実現したと言っていることです。つまり、Summit スーパーコンピュータ (IBM) では 10,000 年かかる作業を 200 秒で実行することができたのです。これらすべては、物理学を修飾して、Googleが実際に起こったことだと主張している。しかし、IBMは、Sycamoreが行った計算をSummitが実行するのにかかる時間はわずか2.5日であると指摘している。したがって、彼らはGoogleが量子超越性を達成したことをきっぱりと否定している。

Google、史上初めて量子超越性を達成したことを確認

区別するために注意しなければならないのは、サミットとシカモアは同じではないということです。 1 つ目はスーパーコンピューターであり、いわゆる古典物理法則に従いますが、2 つ目は量子コンピューターであり、シュレディンガーの猫の比喩によって普及したアイデアに基づいています。「これらはまったく異なるものです。スーパーコンピューターは古典コンピューターです。」しかし、それは家庭にあるコンピュータよりもはるかに強力な能力で動作します。しかし、量子コンピュータは、電話で信号を発していたときの通信に似ています。煙信号を完成させても、電話のような通信はできなくなります。古典的なコンピューターでも同じことですが、どれだけ完成させても、量子コンピューターは決して実現できません。」と物理学者は説明します。 「これは全く異なるステップであり、さらに一歩進んだものです」と彼は付け加えた。

それが完全に異なる理由は、それらの動作が異なるためです。「古典的なコンピュータは、情報のビット、つまり 1 と 0 によって動作します。電流が流れると 1 になります。電流が流れない場合は 0 になります。そしてこのおかげで、それはコンピューターに提案できる問題を計算するアルゴリズムを実行しています」とフェルナンデス-ビダルは説明します。 「しかし、量子コンピューターは、量子物理学が持つ重ね合わせの性質を利用します。」つまり、私たちはシュレーディンガーの猫の比喩に戻ります。つまり、猫は生きていると同時に死んでいる可能性があります。そうですね、「同じこと」がキュビットでも起こります。 「1 か 0 の代わりに、 1 と 0 が同時に使用されます。つまり、その重ね合わせを使用して同時に計算を行うのです」と彼はコメントします。 「これらのアルゴリズムを生成するのにまったく異なる方法が使用されており、アルゴリズムをより高速に実行できます」と彼は言います。

IBMは、Googleが量子超越性を達成し、わずか2.5日で同じ計算を実行できたことを否定しているが、実際には、それを裏付ける研究結果はまだ発表されていない。「GoogleはNatureに論文を発表したが、 IBMの返答はまだだ」つまり、それが量子超越性であるかどうかを知るのを待っているのです」と物理学者は言います。 「グーグルは量子超越性がすでに達成されていると言っているが、それが本当に真実かどうかはまだ分からない」とフェルナンデス＝ビダル氏は言う。しかし、コミュニケーター自身は、「達成されたこと自体がすでにマイルストーンである」と明言しています。 「Googleが達成したこのマイクロチップが達成した53量子ビットと同時に計算できる100億個の量子状態を達成すること自体、並外れたマイルストーンだ」と彼は言う。

私が見ている量子コンピューティングはどこにあるのでしょうか?

Google は量子超越性を達成していませんが、量子超越性の達成はそう遠くないでしょう。ただし、フェルナンデス-ビダル氏は、重要なのはその点に到達することではなく、この新しいタイプのコンピューティングの使用を開始できるようになることであると明言しています。これらのコンピューターがどのように機能するかがわかり、うまく機能しているように見えることがわかったところで、これらのコンピューターの 1 台が日常生活の中でどのような目的で使用されるのでしょうか? Google が量子超越性を達成すると、私の人生は根本的に変わるでしょうか?

現実には、従来のコンピュータと量子コンピュータはまったく異なる用途を持つことになるため、共存することになります。「今のところ、量子コンピュータと共存しても、家庭では依然として従来のコンピュータが使えるでしょう…」と言っているようなものです。ペンは鉛筆の代わりになります。」 「古典的なコンピューターで行うことは十分に可能です。しかし、量子コンピューターは知識の多くの分野を変え、革命を起こすことができます」と物理学者は言います。

科学者たちはすでにこれらの量子コンピューターを何に使用できるかを検討しており、たとえば、「人工知能アルゴリズムを作成し、人間の知能や脳のニューロンの複雑さをシミュレートしようとする」ために量子コンピューターを使用したいと考えています。 「もう 1 つの非常に興味深く、より実用的なことは、それが新薬の開発に役立つことです」と彼は例証します。 「初めて、粒子間、原子間の相互作用を直接シミュレートできるようになりました。これを古典的なシミュレータで行うのは非常に困難です。興味深いことですが、古典的なコンピュータを使って多くの粒子を一緒にシミュレートする方が簡単です」 1 つまたは 2 つの間の相互作用ははるかに複雑です。これは、「非常に多くの粒子がある場合、私たちは古典的な次元に入りますが、粒子が少ない場合、量子的な次元に行く」ためです。さらに、新しい材料の開発にも使用される予定です。「顕微鏡スケールでの物質の操作に関わるものはすべて、私たちに大いに役立ちます。」

「興味深いのは、これらの量子コンピューターが、はるかに進化した医薬品による科学的および医学的マイルストーンに実際に使用され始めるときであると思います…そのとき、私たちは量子コンピューターの力から本当に恩恵を受けることができます。」と、物理。 「彼らは新しい窓を開くつもりだ、それは非常に明白だ。」

https://hipertextual.com/entrevistas/sonia-fernandez-vidal-cern-ibas-desayunar-hacias-con-premio-nobel-tu-lado

「明らかなアプリケーションの 1 つは、今日私たちがほとんど知らない複雑な分子などの量子システムのシミュレーションです (そして、これらの量子システムは実際にはこれらの量子ショートカットを使用しているようで、古典的なコンピューターがそれらをシミュレートしようとするときにそれらを見逃してしまう可能性があります)」とベンジャミン・ビジャロンガ氏は同意する。イリノイ大学の博士課程の学生で、Google と NASA を量子超越性に導いた以前の研究に参加しました。 「難しそうに聞こえるもう 1 つのアプリケーションは、暗号化目的で膨大な数を因数分解したり、従来のコンピューターでは解決するのが非常に複雑な最適化問題を解決したりすることです。」と彼は付け加えました。 「しかし、私たちが入っているこの段階で量子コンピューターを実験することは非常に興味深いでしょう。このプロセスでは、これまで思いつかなかったこれらのマシンの用途が見つかることが期待されます。」と彼は結論づけています。

原理的には、IBMがGoogleに反論できるものが存在しない限り、量子超越性はすでに実現している。しかし、私たちの日常生活では、研究に専念しない限り、量子コンピューターに触れる機会はほとんどないでしょう。しかし、それらによって得られた発見のおかげで、新しい薬や材料を入手し、問題を解決し、より優れた AI を開発できる可能性は非常に高いです…量子コンピューティングは、おそらく今日では想像すらできない可能性の世界を私たちの前に開きます。