私たちは、遠い未来の予言として、量子コンピューターの有用性について常に聞いてきました。しかし今週、IBMの科学者らがその未来に少し近づく研究結果を発表した。
この研究は今週 Nature 誌に掲載されました (ここであなたにリンクします) は、「古典的な」スーパーコンピューターと 100 量子ビットを超える量子コンピューターを比較し、後者の有用性を評価します。
「戦いの場」？物理法則のシミュレーション。
アーティストが粘土を彫刻するとき、量子コンピューティングの有用性を示す最初のタスクの 1 つは、古典的なコンピューターでは効果的にシミュレートできなかった材料のコンポーネントをモデル化することかもしれません。
これは、医学のブレークスルーは言うまでもなく、より効率的な肥料の作成からより優れた電池の設計に至るまで、大きな潜在的な影響を与えるでしょう。
要約: 量子コンピューターはなぜ特別なのでしょうか?
さて、古典的なコンピューターは「バイナリ」情報を数値 0 または数値 1 として読み取りますが、 量子コンピューター 両方を同時に読むことができます。これにより、理論的には、順序付けされていないデータベースの検索や自然現象のシミュレーションなど、特定の問題を解決する際にはるかに効果的になります。
もちろん、実用性のある量子コンピューターを作成することは簡単なことではありません。古典的なビットに相当する量子ビットである量子ビットは、周囲の環境からのノイズや干渉に非常に敏感であり、計算に誤差が生じる可能性があります。そして、量子プロセッサが大きくなるにつれて、これらのエラーも蓄積される可能性があります。 それらを克服するにはどうすればよいでしょうか?
量子コンピュータの実用化に向けた研究
IBMの研究者は、127量子ビットのEagle量子プロセッサを使用して材料のスピンダイナミクスをモデル化し、磁場に対する応答などの特性を予測しました。これらは、特定のシミュレートされた原子が相互に相関している、大きなもつれ合った状態を生成しました。そして、「ゼロノイズ外挿」と呼ばれる技術のおかげで、彼らはノイズを分離して本当の答えを得ることができました。
量子コンピューターから得られた答えが実用的で信頼できるものであることを確認するために、カリフォルニア大学バークレー校の別の科学者チームは、一連の古典的なコンピューターで同じシミュレーションを実行し、一致する結果を得ました。
量子コンピューティングの（将来の）有用性
古典的なコンピューターには、特にモデルがより複雑になるにつれて、この種の問題に対する上限がありますが、IBM 量子プロセッサーは依然として量子超越性の達成を目指しています。しかし、「ノイズ」が存在する場合でも有用な答えを提供できることを実証したことは注目すべき成果です。
「私たちが観察したことは前例のないものでした。量子コンピューターは、古典的な方法よりも高度な自然の物理システムを正確にモデル化することに成功しました」と彼は言いました。 ダリオ・ヒル、IBMリサーチ担当上級副社長兼ディレクター。 「この成果は、現在の量子コンピューターが有効な科学ツールであり、古典的なシステムではおそらく不可能である非常に困難な問題に取り組むことができることを証明する重要なステップとなります。私たちは今、量子コンピューティングの実用性の新時代を迎えています。」
何を言っている？ 彼は正しいですか？
