数百万倍の高速化は、Google が本当に量子コンピューティングを実現していることの証拠か?

今週、Google は、同社の量子コンピューターが実際に量子力学を使用していることを証明できる画期的な成果を発表しました。研究者が D-Wave 2X に慎重に作成されたテスト問題を与えたところ、1,000 量子ビットのコンピューターは、従来のコンピューターよりも 1 億倍速くその問題を解きました。

かなりの数のテクノロジー大手や政府機関が量子コンピューティングに投資しています。Google、NASA、ロッキード・マーティンなど、その多くがD-Wave社が開発した商用量子コンピューターを使用しています。その狙いは、これらのデバイスが量子力学の直感に反する効果を利用して従来のコンピューターよりも速く問題を解決し、人工知能、材料科学、宇宙探査、さらにはGoogleのウェブ検索さえも改善できる可能性があるというものです。（ただし懐疑論者は、これらの実用化は非現実的であり、量子コンピューティングは量子力学の理論を証明するというあまり魅力的ではないビジネスに適用される可能性が高いと主張しています。）

量子コンピュータをどのように使用しようと計画しているにせよ、まずは大きなハードルを乗り越えなければなりません。それは、コンピュータが実際に量子力学を使って問題を解決していることを証明することです。量子力学が機能している兆候の 1 つは量子による高速化です。これは、Google の研究者チームが発見したものです (開示: 研究者の 1 人はこの著者の友人です)。arXiv プレプリント サーバーで公開された論文では、実際の量子マシンが従来のマシンよりも効率的に解決できるはずの問題を設計しました。次に、この問題を D-Wave 2X と従来のシングルコア コンピュータの両方に実行させました。D-Wave 2X は従来のマシンよりも大幅に高速で、量子コンピューティングを模倣したアルゴリズムを実行する従来のコンピュータよりも 1 億倍高速でした。

結局のところ、並外れた主張には並外れた証拠が必要になります。

ということで、Google は自社の量子コンピュータが本当に量子コンピュータであることを証明した…ということでしょうか? D-Wave 2X は確かに量子効果を利用しているようです。しかし、このコンピュータが解く問題は、D-Wave のようなマシンにとっては簡単で、競合するアルゴリズムにとっては難しいように設計されていました。これは、物理学者の知能をテストするために、複雑な数学の問題を解くために文芸評論家と競争させるようなものです。科学者はその特定のテストで優秀な成績を収めるかもしれませんが、それが評論家よりも全体的に賢いことを証明するものではありません。また、同じ競争で数学者に勝てるという証明にもなりません。研究者が別の問題を選んでいたり、D-Wave 2X を別のアルゴリズムと比較していたり​​したら、この量子マシンはそれほど印象的ではなかったかもしれません。

結局のところ、驚くべき主張には驚くべき証明が必要になる。批判を納得させるには、D-Wave コンピューターは量子挙動を何度も実証する必要がある。その過程で、研究者はこれらのデバイスを改良して、計算能力を高め、エラーを減らす方法を学ぶことになる。そしてそれは誰にとっても大きな勝利だ。