ニューサウスウェールズ大学の研究者グループが、プロセッサの性能を最大100倍向上させることに成功し、量子コンピューティングの分野で新たな地平を切り開いた。これは、量子コンピューティングの潜在能力を最大限に引き出すために、今後発見されるべき多くの機能の中でも、大きな前進となる。
この技術はここ数年、研究室から実社会への応用へと移行し、実用的な用途を探り、最も役立つ分野を特定することを目指してきました。実際、すでにいくつかの興味深いプロジェクトが進行中で、例えばバルセロナで開発されているプロジェクトは欧州基金の資金援助を受けています。このプロジェクトの目標は、必要とする組織や企業にサービスを無料で提供することです。
オーストラリアの研究者らが量子コンピューターの処理能力を100倍向上させる方法を発見
研究者らが実施した実験により、スピン量子ビットの持続時間は20マイクロ秒から20ミリ秒へと100倍に延長された。量子コンピューティングにおいては、どんなに短い時間間隔であっても、データ伝送速度や処理速度の向上につながるため、進歩を意味すると言える。
最長期間：量子コンピューティングエンジニアがシリコンチップ性能の新基準を確立 – UNSWのエンジニアは、量子コンピューティングプロセッサが情報を保持できる時間を従来比で100倍以上に大幅に延長しました… https://t.co/OoShcNfipr
— セルジオ・ガゴ (@piratecto) 2022年9月30日
量子コンピューティングでは、量子ビットが動き続ける時間が長ければ長いほど、計算において情報が有効な状態を維持する時間も長くなります。量子ビットが停止した瞬間、システムは崩壊します。したがって、この研究の重要な点は、量子ビットを常にアクティブな状態に保つことで、処理能力を大幅に向上させることです。
この研究の共同研究者であり、博士課程の学生でもあるアマンダ・シードハウス氏は、コヒーレンス時間が長くなると、量子演算を行うたびに必要となる情報保存時の待ち時間が長くなると説明する。これは、量子ビットを制御すると同時に、システムが最適に機能することを保証する方法である。
チームの次の課題は、各量子ビットを個別に制御する方法を解明し、それによって計算結果の様々な値を分析することである。そのためには、理論が実際に実用的な応用が可能であることを検証するための実験を複数実施する必要がある。
量子コンピュータ：すべてを変える新しいコンピューティング
量子コンピューティングは、数学演算を高速に解く能力を備えている。従来のコンピュータでは、場合によっては10.000万年もかかる。量子コンピューティングが普及すれば、経済活動は450.000億ユーロから850.000億ユーロに増加すると予測されており、これは2021年のMeta、Apple、Microsoft、Teslaの売上高合計を上回る額である。
物理学者のアラン・アスペクト、ジョン・クラウザー、アントン・ツァイリンガーに授与されたこの賞は、量子コンピューティングと通信システムの改善に不可欠な実験的研究を称えるものです。https ://t.co/nYhY42wQa9
— Diario-Radio UChile (@uchileradio) 2022年10月4日
この技術の可能性は、様々な分野に応用できる。金融、製薬、航空宇宙、人工知能、保険などの企業にとって大きな財産となるだろう。現状では、近似値や概算値を用いて計算が行われているが、より高度な数学的処理能力によって、より正確な結果が得られ、エネルギー消費量も削減される。
そのため、大手IT企業はこの技術を推進するためのプログラムを開発している。スペインでは、 BBVA、Repsol、GMVが参加するCUCOプロジェクトが進められている。これは、この技術がコンピューティングの未来であり、単なる費用ではなく、様々な分野に利益をもたらす投資として捉えられていることを示している。
現状では、あらゆるケースに対応できる万能な解決策は存在しません。すべては用途とハードウェアに依存します。シミュレーション、最適化、機械学習などのタスクには、複数のアルゴリズムが用いられています。これは、車両経路探索、画像認識、株式取引などに役立ちます。そして近い将来、これらのアルゴリズムは化学方程式の解法にも利用されるようになるでしょう。
例えば、複雑な疾患に対する新たな治療法の発見や、分子のモデリングを可能にするでしょう。また、OLED技術の向上や、リスクシミュレーションに関連するアプリケーションの開発にも役立ちます。これらのリソースは、間違いなく従来のコンピューティングを凌駕するものです。
専門家たちは、まだやるべきことがたくさんあるという点で意見が一致している。しかし、最大の課題は、結果の正確性を保証する誤り訂正システムと、量子ビット数の拡大の2つである。2030年までにすべてを準備することは実現可能と思われるため、彼らは全速力で取り組む必要がある。
現状では、従来のコンピュータは依然としてバイナリコード、つまり0と1を用いて動作しています。しかし、量子ビットははるかに複雑です。イオンや光子といった量子粒子を利用して問題を解決します。その目的は、これらの数字を計算目的で操作し、それが実現すると、量子ビットは量子もつれ状態になり、並列処理の速度が指数関数的に向上します。最終的に、従来のコンピュータと比較して、計算能力は飛躍的に向上します。
量子ビットの大きな問題点は、コンピュータが適切に機能するためには数千個もの量子ビットが必要となることです。これらのシステムは論理量子ビットと物理量子ビットに分けられます。1.000個の物理量子ビットが1個の論理量子ビットに相当し、現在までに製造された最大のコンピュータでも127個の量子ビットしか搭載されていないため、最適なレベルに到達するにはまだ長い道のりがあります。
しかし、だからといって大手テクノロジー企業が革新的な開発を追求することを止めるわけではない。その主要な推進力の一つがIBMであり、同社は様々な形式を用いて量子技術を推進している。IBMは、Eagleチップが1,000量子ビットを超える能力を持つと主張しており、すでにAmazon、Microsoft、Googleと激しい競争を繰り広げようとしている。
しかし、量子開発分野での地位を狙う小規模企業は他にも存在する。その一つが、昨年上場したばかりのIonQだ。一方、ゴールドマン・サックスとジェフ・ベゾスが出資するD-Waveも、市場参入と提案の発表を計画している。このレベルの技術を誰もが利用できるようにするという長年の夢を実現するには、今後数年間で策定されるロードマップを待つ必要がある。
