量子コンピューターの最新かつ最も厳格なテスト

量子コンピューティング デバイスの最新かつ最高のテストにより、量子コンピューティング デバイスは従来のコンピューターよりも速く問題を解決できないことが判明しました。しかし、まだ希望を捨てないでください。テストを実施した研究者は、少なくとも特定の問題を解決する場合、量子コンピューターが従来のコンピューターよりも優れている可能性が高いと考えています。テスト担当者は、適切な問題を見つければよいと考えています。

「後から考えてみると、生成された問題はそれほど難しくなく、おそらく古典的アルゴリズムと量子アルゴリズムのパフォーマンスを明確に区別するには難しすぎた」と物理学者のダニエル・ライダー氏はポピュラーサイエンス誌に語った。「そのため、この特定のテストの結果は決定的ではない。」

南カリフォルニア大学の教授兼研究者であるライダー氏は、スイスとアメリカのエンジニアのチームと協力し、D-Wave Twoと呼ばれる市販のデバイスをテストした。彼らはその研究結果を本日、サイエンス誌に発表した。

量子コンピューターは、内部で常に不気味な物理現象が発生するように作られています。理論的には、量子コンピューターが実行できる奇妙な機能により、現在人々が自宅に持っている、あるいは世界中のスーパーコンピューティング センターの研究所にある従来のコンピューターよりもはるかに高速になるはずです。しかし、量子コンピューティング デバイスはまだ新しいものです。メモリもそれほど多くありません。実用的な問題をまだ解決できません。最も重要なことは、同じパズルを解くのに量子デバイスが従来のデバイスよりも速いことを誰も証明していないことです。

「後から考えてみると、生成された問題はそれほど難しくなく、おそらく古典的なアルゴリズムと量子アルゴリズムのパフォーマンスを明確に区別するには難しすぎたのかもしれません。」

将来、量子コンピューターが実用化され、古典的コンピューターよりも本当に高速になれば、多くの問題の解決に役立つでしょう…そして、もしかしたら新しい問題を生み出すかもしれません。量子コンピューターは、画像認識やタンパク質の形状予測などの最適化問題に優れていると言われています。量子コンピューティングは、今日の公共のオンライン取引を保護している暗号を簡単に破ることができるはずです。ほとんどの一般人は、そのような暗号が破られることを望んでいませんが、国家政府にとっては非常に興味深いことなので、その研究が進行中です。

ちなみに、D-Wave Two デバイスでは、そのようなタイプの復号アルゴリズムは実行できないと Lidar は述べています。D-Wave Two は最適化問題のみを実行します。

コンピューターを量子にするには、いくつかの異なる要素が必要です。量子コンピューターのメモリを構成するビットは、通常のビットが保持できる 0 または 1 の状態だけでなく、両方の状態を同時に保持することもできます。量子コンピューター内の粒子はエンタングルメントを示します。つまり、2 つの粒子が離れていても、1 つの粒子に発生するすべての事象は、エンタングルメントされたもう 1 つの粒子の状態にも影響します。量子コンピューター内では、直感に反する他の事象も発生します。Lidar の以前の研究では、カナダのバンクーバーに拠点を置く D-Wave 社製のデバイスが、おそらく真に量子動作を示すことが示されています。ただし、これは当然のことではありません。

それでも、科学者たちは、コンピューターが量子コンピューターだからといって、必ずしも今日の 0 と 1 に基づく最良の古典的なアルゴリズムよりも高速に動作するとは限らないことをずっと前から知っていました。

「量子加速を実証できれば、自然を最大限に活用したことになる。」

ライダー氏は、将来量子コンピューターの速度を向上する方法を知っていると考えている。最優先事項は、D-Wave デバイス内の量子現象の問題を補うことだ。コンピューターの外部環境との相互作用、またはデバイス内の変動により、量子マシンの重要な特性が失われる可能性がある。チームは、次のテストで量子エラー訂正を使用して、これらの損失を補いたいと考えている。

もう 1 つの計画は、従来のアルゴリズムでは難しいが、量子アルゴリズムでは適している問題を選択することです。従来のコンピューターが量子コンピューターと同等かそれ以上にうまく解決できる問題が常に存在する可能性があります。量子コンピューターはさまざまな問題で前進できるという考え方です。

「量子力学は、自然が私たちに与えてくれた追加の要素です。ずっと存在していたのですが、私たちはそれを活用することができなかったのです」とリダー氏は言う。「量子加速を実証できれば、ある意味で自然を最大限に利用したことになります。」