量子コンピュータは既に存在し、現実のものとなっている。ただ、あなたはまだ気づいていないだけ

量子コンピュータは既に存在し、現実のものとなっている。ただ、あなたはまだ気づいていないだけ

量子コンピュータは、現代のコンピューティングを根底から覆す可能性を秘めているようです。並外れた計算能力により、従来のスーパーコンピュータでは想像もできないような偉業を成し遂げるでしょう。

しかし、量子コンピュータの現実は、その期待に見合うほどには発展していない。「量子優位性」、つまり通常のコンピュータでは解けない問題を量子コンピュータなら解けるという主張は、この分野の懐疑論者と熱狂者の両方から批判を浴びている。確かに、理論的にも実験的にも、真に目覚ましい進歩は見られてきたが、その多くは現実世界での応用性に乏しい、作り話のような「偉業」に過ぎない。

少しずつ量子マニアになりつつあります。でも、そんな私でさえ、正直言って、時に過大評価されているノイズを分析するのは、面倒で無意味に感じます。そこで少し立ち止まって考えてみましょう。量子技術は一体私たちに何をもたらすのでしょうか?私たちはどこまで進歩してきたのでしょうか?そして、今週6つ目の、いわゆる究極の量子ブレークスルーに関する広報活動にどう対処すべきでしょうか?これらの疑問について議論するため(というか、ノイズをふるいにかけるため)、ギズモードはIBMのマンハッタンオフィスを訪れ、 IBM Quantumのディレクター、ジェリー・チョウ氏にインタビューを行いました。以下の会話は、文法と明瞭性を考慮して若干編集されています。

Gayoung Lee、Gizmodo :さて、私が「量子コンピューティングなんてナンセンスだ」と思っていると想像してみてください。一体なぜ量子優位性など気にする必要があるのでしょうか?

ジェリー・チョウ:最終的に、私たちの目標は、実用的な量子コンピューティングを世界にもたらすことです。量子コンピューティングの大きな特徴は、既存のコンピューティングとは一線を画す、差別化されたコンピューティングを構築できる可能性にあるということです。これには数学的な根拠があり、量子コンピューティングが古典コンピューティングを真に凌駕することを実証するアルゴリズムも存在します。例えば、暗号解読のための大きな数の因数分解や、非常に複雑な分子構造のシミュレーション、グローバーのアルゴリズム、そして紙とペンで証明できるような指示などです。 

しかし、もう一つの疑問は、人々が既に構築しているものを使って何ができるのかということです。これは、特定の種類の問題に対して優位性がある、あるいは、あらゆる従来の手法よりも優れているという点で優位性がある、という話とは全く異なります。問題を解決したいとき、GPU、CPU、世界中のコンピューター、そして世界中のあらゆるアルゴリズムを自由に活用できるはずですよね?

量子の利点は、実際には、量子コンピューティング私たちが利用できるもの(つまり従来のリソース)を使用することで、より安価に、より速く、より正確に問題を解決できることです。

Gizmodo :これは「量子コンピューティングはコンピューティングを永遠に変える!」という人気のメディアキャッチフレーズとはまったく異なるものです。

チャウ:量子優位性は、どちらかといえば漸進的なものだと捉えています。必ずしも計算能力の全てを変えるわけではありません。多くのGPU(グラフィックス・プロセッシング・ユニット)も、同様にスケールアップしました。もちろん、ゲームなどニッチな分野で使われていたかもしれませんが、国家のコンピューティング戦略によってクラスター化されたHPC(高性能コンピュータ)や、分子構造、宇宙論、高エネルギー物理学といった計算能力を必要とする問題を研究する人々に活用され、本格的に普及しました。私たちも同様の現象を期待しています。量子は今や「拡張ツール」となるでしょう。

Gizmodo :拡張というアイデアは本当に興味深いですね。というのも、古典コンピュータと量子コンピュータは本質的につながっているからです。量子コンピュータが正しく動作することを確認するには、古典コンピュータを使ったクロスチェックが必要です。研究者たちはこの関係性をどのように活用しているのでしょうか?

チャウ:それが、このすべてがどのように起こるかという、極めて重要な部分です。あらゆるものが古典的コンピューティングと相互につながっています。私たちが知っているコンピューティングの唯一の方法は古典的です。つまり、古典的な入力を入力し、古典的な入力を取り出すのです。量子コンピュータは量子力学と量子回路を用いて指数関数的に広大な空間を探索しますが、最終的には、すべてを古典的な出力に戻す測定を行い、それをさらに処理したり、他の計算手段を用いて計算の一部に活用したりします。量子が古典に取って代わるのではないかと恐れる必要はありません。

Gizmodo :IBMはこの分野で明らかに大手企業であり、あなたは15年間にわたり同社の量子研究に携わってきました。量子優位性へのアプローチの実現において、特に誇りに思っていることは何ですか?

チャウ:私が入社した頃は、社員は8人から10人ほどで、より優れたデバイスの開発に注力していました。しかし2010年代半ば頃、これまで開発してきたものをクラウド上に移行し、物理実験室の枠を超えて計算環境へと移行することを決断しました。すると突然、ノブを回して電圧を制御するという単純な作業ではなく、実際に計算ツールや計算プラットフォームとしてどのように活用するかという視点で考えるようになりました。現在、当社のシステムのほとんどは、世界中の量子データセンターやお客様の拠点に導入されています。

そして、私たちはそうした取り組みを数多く目にし始めています。例えば、日本の理化学研究所の協力者たちは、量子コンピューターとHPC(ハイパフォーマンスコンピューティング)を組み合わせて分子構造を研究しています。それ以来、計算に必要なエネルギーレベルを、古典的手法で最も効率的に実行できるレベルに徐々に近づけることが可能になり、実際に比較が行えるようになりました。

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神戸にある理化学研究所計算科学研究センターでは、研究者らが富岳スーパーコンピュータ(写真)とIBMのSystem Two量子コンピュータを組み合わせて分子構造を調べている。© 理化学研究所

Gizmodo:この分野におけるIBMの戦略の重要な部分は何ですか?

チャウ:今、量子コンピュータを構築するだけでは十分ではありません。量子コンピュータの有用性を引き出す必要があり、その大きな部分を担うのはコミュニティです。高度なコンピュータの必要性を真に訴え、量子の利点と有用な応用例を見つけるために私たちと協力してくれるコミュニティが必要です。これが私たちのエコシステム戦略の大きな部分を占めており、300近くのメンバーからなる量子ネットワークを擁している理由です。私たちは様々な分野の業界専門家ではありませんが、ヘルスケアライフサイエンス、石油・ガス、エネルギー産業にはチャンスがあります。

Gizmodo :つまり、量子コンピュータは未来の話ではなく、すでに 存在しているということですね。 

Chow : そうです。量子コンピュータは実際に使えるものです。もちろん、マーケティングや話題は盛んです。でも、文字通り、ウェブ経由で私たちのマシンを使って量子回路を無料で実行できるんです。学習コンテンツも豊富で、学ぶべきことがたくさんあります。始めるにあたってサポートしてくれる巨大なコミュニティベースもあります。ChatGPTにQiskitをインストールするように指示すればいいんです。マーケティングを通して体験するだけでなく、実際に手を動かして体験してみてください! 

Gizmodo :なるほど。量子優位性が漸進的なものだとしたら、次の量子のマイルストーンは何でしょうか?今後10年、もしかしたら5年、あるいは数ヶ月で、量子コンピューティングに関して最も期待していることは何ですか?

Chow :私たちは既に、年末までにユーザーに提供したい新デバイス「Nighthawk」の開発を進めています。次の大きなマイルストーンは、おそらくアドバンテージの観点から見た一連のマイルストーンになると思います。量子コンピュータを用いてより複雑な回路を実行するという「試み」が、従来の手法で解決されるという、いわば「地平線」に次々と現れるでしょう。この1年間は、こうした議論が繰り返されるでしょう。私たちは、ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)コミュニティと深く関わっていきます。

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