最新記事

量子コンピューター

文系でも分かる「最強計算機」量子コンピューター入門

QUANTUM COMPUTER 101

2021年2月18日(木)17時30分
ニューズウィーク日本版編集部

Q:どんな量子コンピューターがあるの?

A:超電導方式、イオントラップ方式、半導体方式、光方式がある。この中で、開発が進んでいるのが超電導方式とイオントラップ方式だ。

量子コンピューターで使われる電子は非常にデリケートで、自分が進む進路にほかの原子や分子などの障害物があると、「重ね合わせ」が崩れてしまう。超電導方式では、特定の金属を極低温にすると電気抵抗がゼロになる超電導の現象を利用。金属の中で電子を邪魔されずに動かし、計算に利用する。

原子はプラスの電気を帯びた陽子とマイナスの電気を帯びた電子の数が同数だが、このバランスが崩れ、プラスもしくはマイナスのどちらかの数が多くなったものがイオンだ。イオントラップ方式は真空状態の中で電磁力によってイオンをトラップ(捕捉)。レーザーを当ててイオンの量子ビットをコントロールする。計算精度が最も高い。

半導体方式は、条件によって電気を通したり通さなかったりする半導体の性質を利用し、半導体の膜と半導体の膜の間に電子を挟んで金属電極から電気を流すことで電子を動かす。また光方式は、空間を振動しながら進む光の性質を活用し、光を構成する光子の振動が縦か横かで「0」と「1」を表現する。長距離伝送が可能なのが利点だ。

Q:どんな計算が得意なの?

A:現代のコンピューターが苦手とし、量子コンピューターが得意とする問題に「組み合わせ最適化」がある。組み合わせ最適化とは、たくさんある選択肢の中から、ある観点で見て最適な価値を生み出す値の組み合わせを求める問題だ。

有名なのが「巡回セールスマン問題」。出発地点からいくつかの街を営業で訪れるセールスマンが、どの順番で街を訪れるのが最短ルートか、各パターンについて足し算しつつ正解を求める。例えば、訪問する街が3つなら、ルートは3×2×1の6通りしかなく、単純に総当たりで足し算すればすぐに正解が導き出せる。

ただ、訪問する街が10になると、10×9×8×......1で362万8800通りの経路が想定される。従来のコンピューターでもかなりの計算時間がかかり、街の数がそれ以上になるとさらに天文学的時間が必要になる。こういった問題に対して、量子コンピューターは全てのパターンを一度に入力し計算できるので、圧倒的に早く正解を出せる。

Q:いつ実現する?

A:実は、IBMが開発した量子コンピューター「クォンタム・エクスペリエンス」には誰でもネットでアクセスできる。サイト上にアカウントを作れば量子計算も体験できる。

ただこのクォンタム・エクスペリエンスはわずか5量子ビットの基礎的なコンピューター。実用化するためには100万から1億個以上の量子ビットが必要とされ、現在実現している量子ビットでは大幅に足りない。計算を実行できる時間も短く、エラー率も高い。本格的な実用化までにはまだ時間がかかる。

グーグルは19年10月、世界最速のスーパーコンピューターでも1万年かかるとされる計算を、量子コンピューターを使い数分で終えた。中国の量子研究グループは昨年12月、「九章」と呼ばれる量子コンピューターを使い、世界第3位の強力なスーパーコンピューターが20億年以上かかる計算を数分で終えた、と科学誌サイエンス誌上で発表した。

これは従来のコンピューターの限界を量子コンピューターが超える「量子超越性」の実現だ、と世界中を驚かせた。しかし、これらの実験には量子コンピューターにとって得意な計算を、量子コンピューターに有利な条件で競争した側面がある。必ずしも量子コンピューターが全ての現行コンピューターに勝っているわけでも、量子コンピューターが現行コンピューターに今すぐ取って代わるわけでもない。

Q:量子コンピューターが実用化されると何が起きる?

A:自動運転車が実用化されたとき、量子コンピューターが「組み合わせ最適化」を使って交通渋滞を解消し、緊急車両の最速ルートも素早く割り出す。投資でも、複数の銘柄からベストな投資先を組み合わせたポートフォリオを作ってくれる。原子と原子の新しい最適な組み合わせで、これまでになかった新たな性質・性能の物質もできる。

ネガティブな面もある。量子コンピューターの計算力が高過ぎるため、全ての暗号鍵が解かれてしまう心配がある。ただし、これに対応するため「耐量子コンピューター暗号」という量子コンピューターでは解けない暗号鍵の開発も進んでいる。

量子コンピューターはコンピューターサイエンスや数学、統計学、物理学、量子力学だけでなく、ありとあらゆる科学の分野にインパクトを与えると考えられている。

<2021年2月16日号「いま知っておきたい 量子コンピューター」特集より>

今、あなたにオススメ

ニュース速報

ワールド

北朝鮮の金総書記、政治局会議で訪ロの成果説明 関係

ワールド

アジアで水力発電量急減、化石燃料依存が拡大 異常気

ビジネス

日銀現状維持に市場反応、株価下げ縮小・ドル上昇 介

ビジネス

シェブロン豪LNG施設のスト終結、政府機関が仲裁

今、あなたにオススメ

MAGAZINE

特集:グローバルサウス入門

特集:グローバルサウス入門

2023年9月19日/2023年9月26日号(9/12発売)

経済成長と人口増を背景に力を増す新勢力の正体を国際政治学者イアン・ブレマーが読む

メールマガジンのご登録はこちらから。

人気ランキング

  • 1

    米モデル、ほぼ全裸に「鉄の触手」のみの過激露出...スキンヘッドにファン驚愕

  • 2

    常識破りのイーロン・マスク、テスラ「ギガキャスト」に「砂」活用し他社引き離す

  • 3

    <ロシア軍>指揮官は「ネズミのように逃げ出し」、戦闘を拒んだ兵士たちは捕らえられた

  • 4

    ロシアの裏庭でアゼルバイジャンが「対テロ戦争」を…

  • 5

    豪サーファー、ペットのニシキヘビと波乗り あまり…

  • 6

    服着てる? 米セレブ、「まるで全裸」の過激衣装でイ…

  • 7

    全国学力調査から見えてくる、地域内の「学力格差」

  • 8

    イギリス史上最悪の首相? あのお馬鹿な「最短命」首…

  • 9

    エミリー・ラタコウスキー、ほぼ全裸の貝殻ビキニ姿…

  • 10

    中国の原子力潜水艦が台湾海峡で「重大事故」? 乗…

  • 1

    コンプライアンス専門家が読み解く、ジャニーズ事務所の「失敗の本質」

  • 2

    突風でキャサリン妃のスカートが...あわや大惨事を防いだのは「頼れる叔母」ソフィー妃

  • 3

    服着てる? 米セレブ、「まるで全裸」の過激衣装でイベント降臨...靴までスケスケ

  • 4

    米モデル、ほぼ全裸に「鉄の触手」のみの過激露出...…

  • 5

    中国の原子力潜水艦が台湾海峡で「重大事故」? 乗…

  • 6

    インドネシアを走る「都営地下鉄三田線」...市民の足…

  • 7

    「この国の恥だ!」 インドで暴徒が女性を裸にし、街…

  • 8

    「死を待つのみ」「一体なぜ?」 上顎が完全に失われ…

  • 9

    エミリー・ラタコウスキー、ほぼ全裸の貝殻ビキニ姿…

  • 10

    「ここまで落ちぶれたのか」...プーチンが見せた、金…

  • 1

    墜落したプリゴジンの航空機に搭乗...「客室乗務員」が、家族に送っていた「最後」のメールと写真

  • 2

    中国の原子力潜水艦が台湾海峡で「重大事故」? 乗組員全員死亡説も

  • 3

    イーロン・マスクからスターリンクを買収することに決めました(パックン)

  • 4

    <動画>ウクライナのために戦うアメリカ人志願兵部…

  • 5

    「児童ポルノだ」「未成年なのに」 韓国の大人気女性…

  • 6

    コンプライアンス専門家が読み解く、ジャニーズ事務…

  • 7

    サッカー女子W杯で大健闘のイングランドと、目に余る…

  • 8

    バストトップもあらわ...米歌手、ほぼ全裸な極小下着…

  • 9

    「これが現代の戦争だ」 数千ドルのドローンが、ロシ…

  • 10

    「この国の恥だ!」 インドで暴徒が女性を裸にし、街…

日本再発見 シーズン2
CHALLENGING INNOVATOR
Wonderful Story

MOOK

ニューズウィーク日本版別冊

ニューズウィーク日本版別冊

好評発売中