7,586 文字
まず最初の見出しを見てみましょう。「量子コンピュータは現在理論上のものに過ぎない」というものですが、実はそうではありません。私たちがここに座っている今この瞬間にも、実際に量子コンピュータにアクセスできますし、いくつかは稼働しています。それらは非常に優れているわけではなく、多くの量子ビットを持っているわけでもありませんが、それでも実験を始めることができるレベルにはあります。
少し視点を広げてみましょう。量子コンピューティングとは正確には何でしょうか？とても高度で複雑に聞こえますね。重要なことは、ある時点でリチャード・ファインマンという人物が…もしかしたら「オッペンハイマー」という映画をご覧になった方もいるかもしれませんね。映画を見た方はいますか？素晴らしいですね。実は爆発のシーンで車の中に座っていた男性、それがリチャード・ファインマンです。彼は素晴らしい、いわばグルのような存在で、素敵なスポーツカーを運転し、服装にも気を遣う人でした。そして同時に天才でもあったのです。
問題は、自然界で何が起きているかを明らかにしようとすると、自然は量子的な方法で振る舞っていることがわかったことでした。彼は「私たちはこれらの計算を単純にできない」と言いました。例えば光合成のようなものがあります。光合成がどのように機能するか知っている人はいますか？アイデアはありますか？
自然な考え方としては、緑色の物質、つまり葉緑素があり、太陽からエネルギーが降り注ぎ、それが二酸化炭素を消費して酸素を生成するエネルギーに変換できるというものです。私たち全員がそう教わってきましたし、それは正しいのですが、分子レベルで何が起きているのかについては、単純に知りません。複雑すぎるのです。私たちがシミュレーションできる唯一の分子は水素、そして多分…物理学を覚えていれば、これは原子番号1で電子を1つしか持っていないので、非常に単純です。しかしそれが私たちがシミュレーションできる唯一のものなのです。もし炭素に関するすべてをシミュレーションできれば、例えば光合成が実際にどのように行われているのかを知ることができ、その場合、私は服に光合成を組み込むことができるかもしれません。そうすれば歩いているときに服がエネルギーを生産するでしょう。それはとても素晴らしいと思います。
そこでファインマンは量子コンピュータを作るというアイデアを思いつき、テクノロジーの専門家たちが量子コンピュータの構築を始めました。しかし非常に困難であることがわかりました。彼らが利用する必要があったのは2つの原理でした。アインシュタインのことを覚えていますか？少なくとも記録から知っていることを願いますが、彼は相対性理論というアイデアを持っていました。素晴らしいものでしたが、彼は次のレベルに進むことを本当に望んでいませんでした。
そこへニールス・ボーアというデンマーク人がやってきて、彼は「待って、もしこれが真実なら、他の多くのことも真実になる。例えば光子の放出があるとき、それがどのように振る舞うか知ることができないだろう。それが波なのか粒子なのかさえ分からないだろう」と言いました。アインシュタインは「そんなことはない、もちろん理論を立てれば、それがこれなのかあれなのか分かる」と言いましたが、ニールス・ボーアは「いや、それは基本的に統計だ」と言い続けました。そしてアインシュタインは「神はサイコロを振らない」と言いました。
そして彼は、もちろん神はサイコロを振らないことを証明するために多くの実験を設定しました。実際、アインシュタインは残りの生涯をニールス・ボーアの理論を否定しようとすることに費やしました。なぜなら、ボーアはドイツやイギリスなど世界中から多くの優秀な人々を「コペンハーゲン学派」と呼ばれるものに招待し、そこで彼らは量子力学を発明したからです。ハイゼンベルクもその重要な一員でした。
それは重ね合わせという事実を利用したものです。私がコンピュータサイエンティストとしてコーディングをしていた時、それは0と1でした。基本的に0と1だけでした。しかし量子コンピュータでできることは、それらが重ね合わせ状態にあるということです。これはボールがあり、その上に0、下に1があると考えることができます。そして測定されていない間—ここがアインシュタインが狂気になった部分ですが—測定していない間、それは実際にあらゆる位置にあり、測定した瞬間に0か1になるのです。
それはちょっと奇妙ですね。単純に真実であるはずがありません。シュレーディンガーの猫という思考実験がありました。彼らはこの事実を利用して、猫が実際に死んでいるのか生きているのかを確かめようとしました。毒の注射があり、それは統計的な瞬間に起こる放射線に基づいていたのです。誰もいつ起こるか知りませんでした。だから猫が入った箱があるとき、猫が死んでいるのか生きているのか分からないでしょう。理論によれば、それは両方なのです。死んでいて、かつ生きています。しかし測定した瞬間、つまり箱を開けると、猫が死んでいるか生きているかがわかります。
重ね合わせは一つの要素で、もしこのアイテムを重ね合わせ状態に置くことができれば、それが0と1以上のものになる事実を利用できます。多くのものになりえるのです。そしてそれが計算できる時であり、並行して計算できます。つまり、2つの量子ビットがあれば、異なる組み合わせをすべて並行して計算できます。3つの量子ビットなら並行して…これは量子ビットの数に対して2の累乗で増えていくということです。良い古い指数関数的なものを覚えているなら、あるいはiPhoneを取り出して「2の何乗」と言うこともできます。例えば2の60乗は非常に大きな数になります。それが私たちがやっていることです。
そして誰かが「でもどうやってそれらを接続するの？」と言うでしょう。それも簡単です。これもアインシュタインを奇妙にさせたものですが、「量子もつれ」によって接続します。量子もつれとは、当時彼らが証明していたもので、これもアインシュタインが再び失敗した実験の一つでしたが、それは同時に2つのものになることはできないというものでした。ニールス・ボーアは「もちろんなれる」と言いました。
そこでアインシュタインは「このフォトンを取って真ん中で分割し、双子として放出する。そして一方で位置を測定し、もう一方で速度を測定すればいい。解決したよ」とボーアに言いました。彼らはそれを試しましたが、一方で速度を測定しようとすると、位置が測定できなくなりました。ただ消えてしまったのです。光の速度よりも離れていても、それでも同じでした。少し奇妙ですが、それが接続する方法であり、接続できると計算ができますが、特定の種類の計算だけです。
元の見出しに戻りますが、「量子コンピュータは現在理論上のものに過ぎない」というのは、あなたはかなり理論的なニールス・ボーア風に話していますね。
コンピューティングに話を戻しましょう。現在IBMは多くの鳥の名前が付けられたプログラムを持っています。通常はワシや他の鳥を食べる鳥などですが、クリスマス前に彼らは最大の鳥であるコンドルをリリースしました。イーグルからコンドルまで来て、1,000以上の量子ビットを持っています。
問題は以前お話しした測定の問題です。重ね合わせ状態にあるものは、誰かが測定した瞬間に、例えばエレベーターが動いただけで突然0か1になり、すべてが失われてしまいます。それは大きな問題ですが、ある程度は機能しています。1,000以上の量子ビットがあり、そのうち多分4つの論理量子ビットが実際に機能しています。
次に彼らが今やろうとしているのは、これらの他の鳥を食べる鳥から魚を食べる鳥に切り替えることです。なぜかはわかりませんが、コンドルからヘロンにリリースするのです。ヘロンは魚を食べる長い鳥です。これから彼らは多くの小さな量子コンピュータを何らかの形の量子もつれを使って接続し、その方法で本当に熱に耐えられるコンピュータを作れると期待しています。
同時にGoogleも同じことをしています。彼らもこれらの大きな量子コンピュータを作っています。HBOMaxやDisneyかどこかで、量子コンピュータが大きなランプのように吊るされているのを見たことがあるかもしれません。とても大きく見えて「これは巨大な量子コンピュータだ」と思うかもしれませんが、実際にはそれは単に巨大な冷蔵庫です。量子コンピュータは最後の部分にある小さなチップだけで、この全体はそれを冷却するためにあり、また乱されないように吊るされています。
また、光子、基本的に光を使って量子コンピュータを作る方法もあります。つまりあなたが言っているのは、私たちは理論を超えていて、いくつかの応用があるということですね。Kiskitというフレームワークをダウンロードすることをお勧めします。量子コンピュータをプログラムするために使えるものの一つです。
この見出しは間違っていると思いますので、忘れましょう。さて、あなたは先ほどGoogleについて言及しましたね。次の見出しはアンドリュー・ヤンからのもので、「Googleが量子コンピューティングを達成したことは大きな問題だ。それは他の多くのことの中でも、解読できないコードがないことを意味する」というものです。暗号技術、セキュリティ、安全性にとってこれは何を意味するのでしょうか？
まず第一に、それは間違いです。量子超越性を達成したからといって、解読できないコードがないということではありません。しかし量子コンピュータが同じ計算をはるかに速く行えるという意味では正しいです。「はるかに速く」というとき、本当にはるかに速いのです。
量子コンピュータが得意とする特定の計算では、通常、古典的なコンピュータなら7000万年かかるような計算が、おそらく10分程度でできるでしょう。彼らが言っていたのは「この計算を行いました。古典的なコンピュータでは10万年かかりますが」というものでした。ここでいう古典的なコンピュータとは、あなたのラップトップではなく、スーパーコンピュータのことです。
しかし問題は、彼らがそれを調べ始め、IBMがそれをずっと速く行う方法を見つけたことでした。10万年ではなく、実際には数日だけで済むようになりました。そして中国の研究者たちは数分でそれを行う方法を見つけ、それはあまり意味がなくなりました。
なぜそれが「解読できないコードはない」ということを意味するのでしょうか？量子コンピューティングがあれば、非常に複雑なコードや非常に厳重に暗号化されたものでも非常に簡単に解読できるということですか？
問題は、暗号技術に目を向けると、おそらくあなたも携帯電話を持っていると思いますが、そこでの送信には暗号保護と暗号アルゴリズムがあります。これはおそらくRSAと呼ばれるものでしょう。RSAは基本的に非常に単純なことに基づいています。鍵があり、その鍵は2つの数字から作られています。これらの2つの数字を取り、掛け合わせると非常に大きな数字になります。そして元の場所に戻るためには、「ハードな方法」と呼ばれるものを行う必要があります。つまり、ただ一つの数字を次々と試す必要があり、それには非常に長い時間がかかります。
しかし問題は、量子コンピュータがまさにその計算を瞬時に行えることです。例えば、暗号の場合、RSA-1024という一般的なものは、古典的なコンピュータでは解読に約200万年かかります。これはハッカーが待つには少し長すぎる時間です。しかし、十分な量子ビットを持つ量子コンピュータは、これを2分以内に行うことができるのです。
これはビットコインなどの暗号通貨でも使用されているアルゴリズムです。ここに暗号通貨ビジネスの方はいますか？そのようなものをただ開いて変更し、再びロックするだけです。非常に良いですね。あなたの健康状態についても同様です。私たちが現在保護しているほとんどのものは、このような方法で保護されており、それは完全に解読され、開かれてしまうでしょう。
興味深いのは、私たちがハッキングについて話しているのではなく、鍵を作成していることです。あなたのシステムに入り込み、あなたはそれを知らず、また出ることもできるのです。
つまり、この主張は大部分が正しくないということですね。これは単にデバンクされるべきです。当時、彼らは達成したと思っていましたが、実際にはそうではありませんでした。しかし現在、彼らは実際にそこに近づいており、中国の量子コンピュータの一つは、古典的なコンピュータでは20億年かかる計算を数分で行うことができます。
次に進みましょう。あなたは中国について多く話しましたね。次の見出しは「中国の研究者たちが量子コンピュータでRSAを破ったと主張、専門家たちは確信していない」というものです。
彼らがこれを発表したのは、先ほどお話ししたように、保護されているものの約50%を解読できるようになるという問題があるからです。これはShoreのアルゴリズムについてです。ファインマンは量子コンピュータを作るというアイデアを持ち、Shoreという別の人物が、素数の計算を行えることを示すアルゴリズムを作りました。掛け合わせるのは素数のことを忘れていました。量子コンピュータが作られる前に既にShoreのアルゴリズムが発明されており、これらの研究者たちは実際にこれを行える量子コンピュータを作ったと主張しました。
地獄が解き放たれました。例えばデンマークのNILPの所長は国防大臣に呼び出され「これは一体何なのか」と聞かれたそうです。多くの人々がこれが真実かどうかを調査し始め、非常に早くそれが真実ではないことがわかりました。まず第一に、彼らは実際にShoreではなく、Schnorrというアルゴリズムについて話していました。これも別のアルゴリズムですが、全く同じではありません。それを使うと機能しません。
しかし正しいのは、それが起こる時—私が「起こる時」と言うのは、必要なのは約4,000の論理量子ビットであり、それが起こる時—地獄が解き放たれるということです。だからこそ、老人であるジョー・バイデンは覚書を作り、アメリカの全ての重要な公共機関からのすべてのデータは、ポスト量子暗号技術と、それをどのように実行するかの計画を持たなければならないとしています。
ヨーロッパでは、私たちは何もせず、ただ待っています。量子コンピューティングに行われているすべての投資を合わせると、中国政府が使っている金額とまったく同じになります。彼らは世界全体の量子コンピューティング投資の半分を使っています。彼らがそれを達成した時に私たちに教えてくれるかどうかは分かりません。実際に、彼らは教えてくれるかもしれませんし、教えてくれないかもしれません。しかし誰にも見られずに出入りできるのです。
次の見出しは「量子コンピュータは古典的なコンピュータに取って代わる」というものです。あと数分しかないので、もし急いでいただけるなら。
これも真実ではありません。これはすべての問題に対する唯一の解決策ではありません。私たちが持っている特定の問題の解決策であり、深い計算を行う必要がある場所、例えば新しい製品、医療製品を見つけるためや、より良い経路、より良い物流を見つけるため、金融でのより良いリスクモデルのためなどに活用できます。このようなことはすべて行えますが、他の多くのことには対応できません。多くの場合、古典的なコンピュータの方が優れているでしょう。
多くの人々は「今はそれを行うことができない」と考えていますが、実際にはできるのです。彼らは量子コンピュータのシミュレーションを試みましたが、自然にそれはできませんでした。そこでカナダの研究者たちは、量子数学の一部、Quboと呼ばれるものだけを行える量子コンピュータを作るというアイデアを思いつきました。Quboは素晴らしいです。物流、巡回セールスマンの問題、リスクモデル、グリッドの最適化などができます。風車を設置したり、マクドナルドを良い方法で広げたりしたい場合、それが解決できる問題です。
それからD-Waveが作られ、それは実際に機能する量子コンピュータです。そしてMicrosoftとFujitsuはそれを実際にシミュレートすることができました。今、すでに物流を改善することができます。輸送を持つどんな企業でも、少なくとも10%の輸送コストを削減できます。例えば、私たちは大きなモバイル会社のための5Gの展開プロジェクトを行い、5Gの年間投資の15%を削減することができました。彼らは3億ユーロを使っています。
これは多くの人が知らないことです。なぜなら彼らはハードウェアを作りたい科学者の話を聞いているからですが、私はソフトウェアを使いたいだけなのです。
最後の一つ、「AIはすでに小さな国ほどのエネルギーを使用している。これはほんの始まりに過ぎない」ですが、1880年のパリでは、パリ中が馬の糞で溢れるという考えがありました。1メートルの馬の糞が生じるだろうと。これは人々が線形進行だけを考えるからですが、そのように機能するわけではありません。
その理由は、量子コンピュータが得意なことの一つが、大きなニューラルネットワークのトレーニングの問題を解決することだからです。ご存知の通り、生成AIは大きなニューラルネットワークです。それは同じ計算を行いますが、1,000倍少ないエネルギーで1,000倍の計算を行えるのです。基本的に、今日1キロワットならば、1ワットになるのです。それはほんの始まりです。
私たちが議論している間に覚えておいてほしいのは、私たちが使用している電力は、10年前と比べて40,000倍優れたものに使用されているということです。それは同じではありません。私たちが計算するものも違います。これは起こるつもりはないのです。現在、いくつかの問題がありますが、それは単純に消えようとしています。
つまり、これは正しく、すでに小さな国ほどのエネルギーを使用していますが、ビットコインマイニングの方がはるかに多くのエネルギーを使用しています。しかし「これはほんの始まりに過ぎない」というのは正しくなく、誤った見方です。
皆さん、ベント・ダラガーに拍手をお願いします。ありがとうございました。
コメント