世界で最も強力なコンピューター

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IBM と Google は数十万から数百万の量子ビットを備えた量子コンピューティングシステムを開発しており、今後 10 年以内に完成すると予想されています。

世界で最も強力なコンピューター

IBM 量子コンピュータ。写真: IBM

昨年末、IBMは量子情報処理の単位である433量子ビット（キュービット）のプロセッサを搭載し、世界最大の量子コンピュータの記録を樹立した。 G7サミットで同社は、今後10年以内に10万量子ビットのコンピュータを完成させるという、より大きな野望を発表した。

IBMは、他のスーパーコンピュータでは解決できない問題を解決できるスーパーコンピュータを開発するために1億ドルを費やすと発表した。 IBM の構想は、この 10 万量子ビットのコンピューターを最高のスーパーコンピューターと組み合わせて、新しい医薬品、新しい肥料、新しいバッテリー化合物、その他多数のアプリケーションを開発することです。

量子コンピューティングは、素粒子の特性を利用して情報を処理します。電子、原子、小分子は、重ね合わせの原理として知られる現象により、同時に複数のエネルギー状態で存在することができ、粒子の状態は互いにリンクすることができます。各量子ビットは、従来のコンピュータビットのように 0 または 1 の状態ではなく、0 と 1 の両方の状態で同時に存在できるため、同時に複数の計算を実行できます。

100万量子ビットの量子コンピュータ

量子コンピュータは有望であるにもかかわらず、従来のスーパーコンピュータではできないような有用なことをまだ何もできていない。その理由は、量子ビットが十分でなく、量子コンピューティングシステムがノイズと呼ばれる小さな乱れによって簡単に混乱してしまうためです。

研究者たちは、量子コンピューティングシステムは、ノイズによって引き起こされるエラーの修正に量子ビットの大部分を割り当てることができるように、大幅にスケールアップする必要があると予測しています。

したがって、量子ビットの数だけでは量子コンピュータの能力を表すことはできません。量子ビットがどのように構築されるか、ノイズによるエラーがどのように修正されるか、そして実際にどのように動作するかに関する具体的な詳細は、まだ決定されていません。

世界で最も強力なコンピューター

Googleは、この10年間で100万量子ビットの量子コンピュータを開発する予定だと述べている。写真：ロイター

大きな目標を掲げている企業は IBM だけではない。 Googleは、10年末までに100万量子ビットの量子コンピュータを開発したいとしている。そのうち1万量子ビットは計算に、残りはエラー訂正に使う予定だ。

IonQは、2028年までに1,024個の「論理量子ビット」（それぞれが13個の物理量子ビットのエラー訂正回路で構成されている）を持つことを目指している。PsiQuantumもGoogleと同様に100万量子ビットの量子コンピュータの構築を目指しているが、タイムラインやエラー訂正構成については明らかにしていない。

成功の保証はありません。

IBM の量子ビットは現在、超伝導金属リングで作られており、絶対零度 (摂氏 -273 度) よりわずかに高いミリケルビン温度で動作しているときには原子に似ている。 IBM によれば、このタイプの量子ビットは現在の技術では 5,000 量子ビットまでしか拡張できず、計算上のメリットをあまり提供できるほど大きくないという。

現在、IBM の超伝導量子ビットの動作にはそれぞれ約 65 ワットが必要です。 10万量子ビットのコンピューターに電力を供給するには原子力発電所が必要となり、開発には数十億ドルの費用がかかる。 IBMの量子コンピューティング部門の副社長ジェイ・ガンベッタ氏は、同社は量子ビットの隣に設置できる「相補型金属酸化膜半導体」（CMOS）技術を使用し、わずか数十ミリワットの電力で量子ビットを動作させる計画だと語った。

CMOSはまだ実験段階にあり、量子スーパーコンピュータに必要な技術はまだ存在していないとガンベッタ氏は認めている。

このプロジェクトに費やされた 1 億ドルが 10 万量子ビットのコンピューターを作成するのに十分であるという保証はありません。「確かにリスクはある」とガンベッタ氏は語った。

「完全に順風満帆な道のりではないだろう」と、シンガポールを拠点とする量子ソフトウェア開発企業ホライゾン・クオンタムのCEO、ジョー・フィッツシモンズ氏は語った。

フィッツシモンズ氏は、IBMの計画は合理的と思われるが、潜在的な障害は数多くあると述べた。「この規模では、これほど多数の量子ビットを効率的に操作できる制御システムを開発するのは非常に難しいだろう」と専門家は述べた。

ジングによると

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