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。
IBMの量子コンピュータ。写真：IBM
昨年末、IBMは433量子ビット（量子情報処理の単位）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ました。G7サミットにおいて、同社はさらに大きな野心を発表しました。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ものです。
IBMは、他のスーパーコンピュータでは解けない問題を解けるスーパーコンピュータを開発するために1億ドルを投じると発表しました。この10万量子ビットのコンピュータを最先端のスーパーコンピュータと組み合わせることで、新薬、新肥料、新電池化合物、その他多くのアプリケーションを開発することが狙いです。
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、そして小さな分子は、重ね合わせと呼ばれる複数のエネルギー状態を同時に持つことができ、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の両方の状態を同時に持つことができるため、複数の計算を同時に実行できます。
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大きな期待を寄せられているものの、従来のスーパーコンピュータが実現できないような有用な成果をまだ実現できていません。これは、量子ビット数が十分でなく、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、量子コンピュータの能力は量子ビットの数だけで決まるわけではありません。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をどのように補正するか、そして実際にどのように動作するかといった具体的な詳細も重要です。
グーグルは、今世紀中に100万量子ビットの量子コンピュータを開発すると発表している。写真：ロイター
高い目標を掲げているのは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述べている。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われる。
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、ミリケルビン温度（絶対零度、-273℃よりわずかに高い温度）で動作する際には原子に似た形状をしています。IBMによると、このタイプの量子ビットは現在の技術では最大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十分に提供できないとのことです。
現在、IBMの超伝導量子ビット1個の動作には約65ワットの電力が必要です。10万量子ビットになると、原子力発電所1基分の電力と数十億ドルの開発費が必要になります。IBMの量子コンピューティング担当副社長、ジェイ・ガンベッタ氏は、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）技術を用いることで、わずか数十ミリワットの電力で動作させる計画だと述べました。
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投じられた1億ドルが、10万量子ビットのコンピューターを構築するのに十分であるという保証はない。「リスクは確かにある」とガンベッタ氏は述べた。
「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の計画は実現可能だが、潜在的なハードルもあると述べた。「この規模では、これほど多く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困難でしょう」と彼は述べた。
ジングによると
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