ノーベル物理学賞受賞者ジョン・マルティニス:すべてを変えた量子の飛躍

2025年ノーベル物理学賞受賞者であるジョン・マルティニスが、量子力学の巨視的スケールでの実証から量子コンピュータ開発に至る40年間の研究人生を語る。カリフォルニア州サンペドロで育った彼は、バークレーで大学院時代に電気回路における量子力学的挙動を実証する画期的な実験を行った。アンソニー・レゲットが提起した「巨視的物体は量子力学的に振る舞うか」という根源的な問いに答えるため、ジョセフソン接合を用いた実験で量子トンネリングと離散的エネルギー準位を観測し、マクロスケールでの量子現象を証明した。この発見は当初は基礎研究として注目されたが、リチャード・ファインマンの量子コンピューティングに関する講演に触発され、彼は生涯をかけてこの分野に取り組むことを決意する。フランスでのポスドク、米国標準技術研究所での研究を経て、カリフォルニア大学サンタバーバラ校で量子コンピュータの開発を本格化させ、2014年にはGoogleの量子研究所に参加した。2019年には53キュービットを用いた量子超越性の実証に成功し、古典コンピュータでは困難な計算を実行してみせた。現在、彼は新たなスタートアップを立ち上げ、応用マテリアルズなどの半導体業界パートナーと協力して、次世代の量子コンピュータ製造技術の開発に取り組んでいる。中国との技術競争を意識しながら、300mmウェハー製造技術を活用した飛躍的な進歩を目指し、8から10年以内に実用的な量子コンピュータの実現を目標としている。受賞の知らせを受けた時の驚きと喜び、そして何年も待ち続けた末に受けた栄誉についても率直に語っている。

Nobel Prize in Physics Winner: The Quantum Leap That Changed Everything - John Martinis

(0:00) David Friedberg intros John Martinis, the 2025 recipient of the Nobel Prize in Physics(0:43) John's history, how ...

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量子力学から量子コンピュータへの道のり

今日は、今週のノーベル賞受賞者、2025年ノーベル物理学賞を受賞したジョン・マルティニスさんとのインタビューができて大変興奮しています。ジョン、オール・イン・インタビューへようこそ。

ええ、招待してくれてありがとうございます。この対談についてとても興奮していますし、この賞が何についてのものなのか人々に説明できることを楽しみにしています。

さて皆さん、これもまた素晴らしい議論だったと思います。人々はインタビューが大好きですね。彼の話を何時間でも聞いていられます。本当にそうですね。ああ、彼は1分であなたの質問を粉砕しましたよ。私たちは人々に、自分自身の意見を裏付けるための真実のデータを提供しているんです。皆さんはどう思いましたか。楽しかったですね。素晴らしかったです。

さて、ノーベル賞は最も名誉ある賞であり、特に物理学においては授与できる最も権威ある賞だと思います。あなたは記録に残ります。これから開催される式典はあなたにとって信じられないものになるでしょう。もしかしたら、あなたの歴史の始まりに戻ることができるかもしれません。

どこで育ち、どのようにして物理学への興味を持ち始めたのか、少しお聞かせいただけますか。

ええと、私はカリフォルニア州サンペドロで育ちました。ずっとそこで過ごしました。父は消防士で、母は専業主婦として私たちの世話をしてくれました。そして、何年もの間、私は常に科学や技術に興味を持っていました。

一つ言えることは、父は高校教育を受けていなかったんですが、とても賢い人でした。彼は常にガレージで様々なプロジェクトのために何かを作っていました。だから私は物事を作る方法を知りながら育ちました。それはまた、物事がどのように機能するかを理解することにもつながります。物理学がどのように機能するかについての、いわば経験的な視点、触覚的な視点です。

それで高校で物理学を学んだとき、実際に背後に数学があり、概念があったので、本当に好きになりました。とても理にかなっていたんです。そして本当にこの科目に恋をして、UCバークレーに進学しました。そこでかなり良い成績を収め、とても楽しみました。

本当に楽しんでいました。そしてバークレーでの最終学年に、指導教官のジョン・クラークの授業を受けました。彼が何をしているかを知りました。彼はちょうど量子力学と電気デバイスのことを見始めたところで、それが私にはとても興味深く聞こえました。

私には、いわば何かがいつ飛躍するかを見極める能力があるのかもしれません。それで彼と大学院での研究を始めることにしました。バークレーで大学院に進まれたんですね。大学院もバークレーに行きました。本来はそうすべきではないんですが。

私は元々カリフォルニア大学で物理学と数学を専攻していました。なるほど。

専攻を後で変更して、実際には天体物理学で学位を取得しました。上級数学のクラスがあって、それが数学専攻に対して本当に嫌気がさしたんです。証明があまりにも多くて、狂いそうになりました。そうですよね。そうですよね。

物理学は常に刺激的でしたが、私は天文学研究室で働くのが好きでした。実際にローレンス・バークレー研究所で働いていました。

ああ、なるほど。そうです。でもあなたはバークレーに残って大学院に進んだんですよね。ええ、バークレーに残って大学院に進みました。私たちは大学院2年目にこのプロジェクトを始めました。正確な日付は忘れましたが。興味深いのは、これが実際にアンソニー・レゲット教授によって提起された質問だったということです。彼は2003年だったと思いますが、ヘリウム3の物理学でノーベル賞を受賞しました。超流動、超流動ヘリウム3です。そうです、その通りです。

彼は、ヘリウム3を十分に冷やすと、物理学的に新しい特性を持ち、どのように動き、どのように機能するかという点で、ほとんど新しい種類の特徴を持つことを示しました。まあ、これは超流動の振る舞いを持っていますが、ヘリウム3のより複雑な核のために非常に複雑な振る舞いをします。これが発見されて、人々はそれを解明するためにしばらく取り組みました。

そして彼は、その理論の発展を助けました。だから彼はかなり有名で、非常に非常に賢い人でした。そして彼はそれでノーベル賞を受賞しましたが、ヘリウム3物理学はあまり行われていません。しかし、私たちの実験につながった質問については、巨大な分野があります。そしてその質問は、「巨視的な物体は量子力学的に振る舞うか」というものでした。

この巨視的な物体というのは小さなボールかもしれません。

私たちの場合、それは数十億の電子が入った電気回路であり、数十億の原子です。そして、例えばボールの集団的な運動は量子力学的なのでしょうか。さて、もしボールを壁に投げることを考えると、それは跳ね返ります。しかし、壁を十分に薄くし、ボールを十分に軽くすると、量子力学の法則のために、時々トンネルを通り抜けます。

ちょっと待ってください。そこで少し立ち止まりましょう。

それは本当に少し時間をかける価値があると思います。そうですね。いいですよ。では、量子力学について話すとき、原子レベルと同じくらい小さい、または原子より小さい粒子の相対的な位置やエネルギーや動きについて話すとき、私たちは物事がどこにあるかを記述するために一種の確率を使わなければなりません。

それが20世紀初頭の量子力学の本当に大きな理解でしたよね。物事がどこにあり、どのように動いているかの確率があるということです。私たちが投げるボールで見ることができるような決定論的なものではありません。非常に非常に小さくなると、物事は非常に曖昧になり、非常に難しくなります。

あなたは偶然かもしれませんが、ここで重要なアイデアに触れました。それは非常に重要です。量子力学は小さなものの理論として発展しました。電子や原子など、基本的な構成要素ではあるけれど非常に小さいものです。

もし原子を取ると、それは電子と核からできています。古典的には、それらは互いに引き合い、ただ結合して、原子は基本的にサイズを持たなくなります。なぜ原子はサイズを持つのでしょうか。それは奇妙なことの一つでした。それは、この原子が点粒子ではないようなものだからです。私は子供たちに、電子はぼやけていると言っていました。そうですね。

そして量子力学的には、それは何らかの波動関数を持ち、広がっています。電子が核の周りのあらゆる場所に同時にあると考えることができます。だからこれは非常に奇妙な振る舞いですが、小さなものの振る舞いです。そしてもちろん、原子がどのように機能し、私たちが自然をどのように記述するかという点で非常に重要です。

だから量子力学は最終的に、小さな小さな粒子がどこにあるか、それらが持つエネルギー、どこに移動しているかを理解する点で非常に直感に反する分野になったと人々は言います。そして基本的に、私たちはこれらの関数を使わなければならないと解決しました。それは単一の点ではなく、分布です。たくさんの場所があり、原子や電子がどこにあるかの確率があります。

それはまた、どれくらい速く動いているかの確率でもあります。これらすべてが確率関数になります。

そしてあなたはこれを行うための数学理論を発展させます。大学3年生になるまで、それを本当に理解するのに十分な数学を知るには時間がかかります。しかし基本的にはその通りで、これらは波を形成しています。核の周りの電子の波です。だから、核の周りの電子を記述する一種の波と電子があります。これらは立ち波のようなもので、弦を叩くようなものです。

異なる長さの弦、異なる張力の弦は異なる音を形成します。原子の周りの電子のこれらの振動は異なる周波数で振動することができます。だから、原子の周りを予め決められた経路で動き回る電子について考え、いつでもどこにあるかを知ることができるのではなく、原子の周りの電子について考える正しい方法は、それが波の中にあるということです。

それは波であり、それがどこにあり、何をしているかを記述する波があります。そして電子があり、それを引き付ける陽子があります。だから波理論全体がこれら両方を組み合わせて、原子がどのように機能するかの記述を与え、かなり正確な記述でもあります。

そして、すべてが微視的スケールで波動関数によって記述されるという事実から生じる他の種類の特徴の一つは、何か極端なまたは異常なことが起こる小さな確率があるということです。一つの例はスティーヴン・ホーキングが考え出したもので、粒子と反粒子が空間の真ん中のどこからともなく現れて、反粒子がブラックホールに入り、粒子が飛び出すことができるというものです。

そしてそれが起こる確率は非常に低いのですが、反粒子が実際にブラックホールの一部を削除し始めるのに十分な頻度で起こります。そしてそれがブラックホールが蒸発する方法です。この理論はすべてこれらの興味深いものです。しかし、量子トンネリングが何であるかを教えていただけますか。これは、これらのものが一種の波であり確率関数であるという事実から生じる量子力学のこれらの特徴の別の一つです。

もし空間を移動して壁に当たる電子があるとしたら、それには小さな波の塊、波動関数があります。だから単一の粒子ではありません。それにはある程度の広がりがあります。そして何が起こるかというと、その粒子が壁に当たると、量子力学は、この波動関数の、あるいは粒子の、ある程度の小さな量が壁を通り抜けて反対側に行くと言います。

ほとんどの場合、それは跳ね返りますが、時々それは通り抜けます。そしてこれは日常的なデバイスで見られます。これは、もし非常に小さなメモリ回路を作るなら、電子のトンネリングとコンデンサから電荷が漏れることを心配しなければなりません。

これらのトンネル接合に依存する磁気メモリがあります。

だからこれは非常によく知られた現象であり、もしこのバリア、この絶縁体を10個か20個の原子の厚さにすれば、それはそれを通過するのに十分薄いのです。

これがとても興味深いのです。実際にこれらのバリアの一つ、これらの絶縁バリアの一つを通って反対側にトンネルするかもしれない電子の数を予測することができます。これは本当に考えるのが狂気的です。

それはまさに壁を通り抜けるようなものですよね。つまり、ええ、それがそのアイデアです。そうです。では、あなたが共有していた話に戻りましょう。あなたは大学院にいましたよね。そしてレゲットがこのアイデアを提案します。私たちが量子力学の基本について少し理解できたと思うので、もう少し共有していただけますか。少しズームアウトして、これがすべて微視的スケールで起こっているだけでなく、より大きなスケールで起こる可能性があるかという話でした。

そうです。繰り返しになりますが、私たちは量子力学がこの微視的な原子スケールでの自然の物理学であると話してきました。しかし問題は、もし巨視的な物体を作ったら、それも量子力学に従うだろうかということでした。それが基本的な質問でした。そして、電気システムを見て、電気システムで量子力学を探すのは非常に自然なシステムであることがわかりました。本質的に電気発振器である電流と電圧は、古典物理学のように振る舞うのか、それともこの量子力学的性質を持って振る舞うのか。そしてそれが質問でした。

さて、量子力学について考え、量子的振る舞いがあるけれども、ある時点でそれを測定しなければならず、それがそれを確率に変えるということを考えると、シュレーディンガーの猫のパラドックスと呼ばれるものがあります。パラドックスでは、放射性崩壊があり、それを放射性崩壊時間の半分だけ起こさせます。そして、あなたが持っている崩壊検出器で、シアン化物のボトルがあり、それが猫を殺します。そしてある時間の後、猫は死んだ状態と生きた状態にあると言えるでしょうか。

そして、物理学者たちは、これは良い質問です。アインシュタインがそれを提起したか、シュレーディンガーが提起しました。多くの人々がそれについて議論しました。しかしレゲットは、これがパラドックスである理由は、猫のような巨視的な物体が量子重ね合わせ状態にあり得ると信じることができるからだと指摘しました。

実際、これが起こり得るという実験的証拠はありませんでした。それが彼の指摘でした。だから彼は、まあ、人々はこれをテストすべきだと言いました。それが真実かどうか見てみましょう。そして量子力学を学んだばかりの若い大学院生として、それは本当に素晴らしい素晴らしい質問で、私たちが試みるべき何かであり、提案されたシステムで実験を試みるべきだと思いました。量子力学を探すためです。

そして元の提案はトンネリングを探すことでした。それはそれ以上のものであることがわかりましたが、トンネリングを探すためです。私に別の方法で説明させてください。巨視的システムは私の全身かもしれません。私は壁を通り抜けることができるでしょうか。その通りです。そして、私のすべての原子が完璧な瞬間、完璧な位置にあって、壁を通り抜けることができる確率は非常に低く、この宇宙や他の多くの宇宙では決して起こりません。そしてそれが問題です。ほとんどの巨視的な物体について量子力学を考えようとすると、それは起こりません。

そうですね。一つの電子が障壁を越える小さな確率がありますが、多くが一度に越える確率はどんどん低くなり、それがスケールで見ることを非常に難しくします。そして何が起こるかというと、電気回路を見ると、このような巨視的な振る舞いを見るためのパラメータが有利になります。

これはすべての物理学を説明するのは難しいですが、基本的にはマイクロ波周波数で動作する回路を作ることができるからです。だから、毎秒1回壁を通り抜けようとする代わりに、毎秒50億回壁を通り抜けようとします。だから、はるかに多くのチャンスがあります。

そしてもう一つは、量子力学に関与する様々なパラメータが、この種の現象を見るのに有利だということです。実験を正しく行う必要がありますが、それを行うのに有利です。あなたの実験の一部で、ジョセフソン接合と呼ばれるものを作成されましたね。それは正しいですか。これは2つの超伝導体の間にバリアがあるものです。

私は12歳くらいの時に超伝導体に本当に魅了されました。私は雑誌『ポピュラーサイエンス』の裏から超伝導ディスク、イットリウム・バリウム・銅酸化物を買いました。そうです、その通りです。それからUCLAに行って液体窒素の瓶を手に入れました。そしてマイスナー効果のためにディスクの上に磁石を浮かせました。そして科学フェアに持っていきました。そしてその年は科学フェアでとてもうまくいきました。この本当に何年でしたか。それが発見された時ですか。1989年か1990年だったに違いありません。なるほど。ええ、それはそれをするのに十分近かったです。そうですね。難しい部分は液体窒素を入手することです。

でも、私にはUCLAの医者かなんかだった友人の父親がいて、彼が私たちのデモンストレーションのために液体窒素を手に入れることができました。そうですね。ええ、それが難しい部分でした。私は常に超伝導体の物理学に魅了されてきました。そして、抵抗と電流の流れに関連する超伝導体の重要な特徴の一つを説明していただけますか。それから実験について話すことができます。

何が起こるかというと、材料が超伝導になると、すべての電子が一つの状態に凝縮します。類推を与えるために、完璧な類推ではありませんが、近い類推です。もし通常の金属、室温で持っている金属があれば、それは電子のガスのようなものです。空気中のガスのようなものです。

そして超伝導温度以下になると。すみません、それを説明すべきだと思います。金属があって、すべての電子が動き回っています。それらは乱されています。すべて異なるエネルギー、異なる状態です。その通りです。異なるエネルギー、異なる状態です。フェルミ統計があります。

それには入りませんが、多かれ少なかれガスのように見えます。ガスについて考えます。そしてある温度以下に冷却すると、原子がそうなるように固体のようなものに凝集します。そして電子はクーパー対、BCS凝縮と呼ばれるものに凝集し、すべての電子が一緒にロックされて同じことをしています。

素晴らしいのは、それらが所定の場所に凍結されているわけではなく、すべての電流、すべての電子がある方向に流れることを可能にする自由パラメータを持っているということです。それが超伝導体の超電流です。つまり、超伝導臨界温度に達するまで十分に冷却された材料です。そうですね。だから突然すべての電子がまだ動くことができます。

彼らはまだ電流を作ることができますが、彼らは私の類推のように、ガスではなく固体の中にいるように一緒に動いています。そして彼らが一緒に動いているので、すべての物理学を通して計算すると、彼らはランダムに物事から散乱しているわけではありません。彼らはただ一緒に動いています。

そして超電流が得られます。例えば、超伝導体のリングを作ると、その電流は基本的に永遠にリングの周りを流れます。これがあなたが浮かぶ磁石で見たものです。そうです。それはとても興味深いです。私は常に考えてきました。明らかに電気を技術的に永遠に保存できる無限バッテリーを作るというアイデアの周りに始まった会社があります。なぜなら電子がただ動いているだけだからです。

もしそれが超伝導なら、彼らはその回路の周りを永遠に回転し続けることができます。そして人々は実際にエネルギーを貯蔵するために大きな超伝導磁石を使っています。そしてMRIを受けると、あなたは超伝導磁石を持つ液体ヘリウム機械の中にいます。彼らはそれを充電し、その磁場は基本的に永遠にそこにあります。

人々が中に入るのを待っています。あなたがこの超低温磁石の中にいるのは奇妙です。しかし彼らはそれを非常によく設計しました。うまく機能します。だからこのジョセフソン接合は2つの超伝導体です。それらはあなたが作成するバリア、絶縁バリアの両側にあります。そして実験と測定したものを説明していただけますか。

そしてこれらはすべて大学院時代のことでしたよね。ええ。ええ。そしてこのジョセフソン接合は、クーパー対がそれを通ってトンネルしなければならないためですが、彼らは損失なしで一緒にトンネルします。これは実際に電気インダクタと呼ばれるものを形成します。回路で。だからインダクタは通常、エネルギーをその磁場に蓄える電線のコイルです。

ここでこれはここをトンネルする電子のエネルギーを蓄えるだけです。だからそれは、私たちが運動インダクタンスと呼ぶものです。それはこれで起こります。そしてそれは非線形インダクタンスを形成します。回路内のコンデンサと一緒に、それはインダクタコンデンサ共振回路を形成します。それはあなたの古いものの中にあります。あなたのラジオの中にLC共振回路のフィルタがあって、信号をフィルタリングしたり何かをしたりします。

だからこれは非常に一般的なマイクロ波であり、あなたが電気回路を作るために常に使用する高周波要素です。それを簡略化したいのですが、あなたはこのバリアによって分割された2つの超伝導体を持っています。これらの電子の一部が実際にバリアを通って反対側に行くトンネリングがいくらかあります。そしてあなたは温度を変えるにつれて、これらすべての異なる変化を効果的に測定することができます。

あなた方は構築した回路に異なる電圧状態を入力していました。そしてあなたが見て測定して実証したのは、基本的にスケールで量子力学を実証する非常に離散的または特定の変化が起こったということです。その通りです。だから、このインダクタコンデンサ共振器は、ただ電荷とそれを流れる電流として扱います。しかし量子力学なので、それには波動関数があります。

だからこれらには不確定性があります。そして単純な電気回路が機能する方法が与えられれば、量子力学を実証することができます。トンネリングの一つで、ここで説明するのは少し難しいですが、トンネリングを見ることができます。しかし、もう少し簡単なことは、このエネルギー準位を見ることかもしれません。それを説明させてください。

人々が原子物理学を発見し、これを始めたとき、彼らはガス、ある種のガスを励起しました。そしてそのガスから出てくる光は特定の色の周波数になります。だから外に出てナトリウムランプがあると、これらは黄色いランプのようなものです。あなたは、そのランプから出てくる単一の周波数のようなものを持っています。

あるいは今日ではLEDを見ると、そこから出てくる特定の周波数があります。そしてこれは量子力学的効果です。電子が原子の周りを移動する方法。それらが振動する特定の周波数だけがあります。

さて、古典的には、それがらせん状に回ったり核にらせん状に入ったりするすべての異なる周波数があることを期待するでしょう。だから、それがあなたが期待することです。しかし私たちはこれらの離散的な周波数を見ました。だから、それらの離散的な周波数を測定することによって、あなたはマクロスケールで量子力学が起こっているという証拠を持ちました。その通りです。そしてあなたはこの研究を発表しました。

この研究を発表したとき、多くの注目がありましたか。これは1985年か86年でした。ええ。85年か、実際には忘れましたが、85年か86年です。それで当時、この研究に多くの注目がありましたか。8。ええ。これは大きな問題であり、人々はそれを理解したかったのです。私たちはそれをフィジカル・レビュー・レターズに発表し、多くの注目を集めました。サイエンティフィック・アメリカンに小さな記事があったと思います。それについて書いたことをとても誇りに思っていました。ええ、それは一種の大きな出来事でした。

その時点であなたは何をすることになりましたか。それは画期的なノーベル賞受賞研究と考えられていましたか。これが出たときの話は何でしたか。ええ。それは重要な研究でした。人々はそれに気づきましたが、量子力学が機能し、量子力学がマクロスケールで機能することを示しました。それは素晴らしいことでしたが、まあ、それは何の役に立つのか、何をするつもりなのか、とまだ議論することができました。

実際、重要な科学的ブレークスルーの秘密は、それが他の実験や他の論文や他の発明などにつながるかどうかです。それはそれが非常に新しく、人々がそれをしなければならなかったので、起こるのに何十年もかかりました。だから私は当時は注目に値すると言いますが、それがノーベル賞のための何かであるとは必ずしも言えません。なぜならそれはただの奇妙なもので、それで何をするつもりなのかという感じだったからです。

しかし当時何が起こったかというと、非常に興味深いことでした。私の論文の時期の終わりに、カリフォルニア大学サンタバーバラ校で会議がありました。私は初めてここに来ました。そうです。彼らはこの実験について話していましたが、最終日の最後の講演はリチャード・ファインマンによるものでした。もちろん非常に有名な物理学者です。最高です。ええ、偉大な、そうですね。私は彼をある種偶像化していました。彼の本を読んだりしていました。

彼は計算のために量子力学を使うことについて話していました。それは量子コンピュータを構築することです。だから彼はとても驚くべき講演をしました。正直に言うと、学生として、私はすべてを完全には理解できませんでした。

私の親友のミシェル・デヴァレは、ええ、当時は完全には解明されていないことがいくつかあったかもしれないと言いました。しかしその後、彼は質問をする人々に完全に群がられました。なぜならこの基本法則を取って、実際にそれで計算を行うことについて考えるのがとても興味深いからです。そして私は大学院生だったので、外側のリングのようなところにいました。教授たちは近くにいて、私はただの卑しい大学院生だったので、少し聞くことができましたが、私がこれから学んだのは、それが素晴らしい質問だったということです。

あなたの人生、あなたの人生の仕事のためにする価値があるようなものです。なぜならそれはとても深く、とても興味深く、おそらく実用的などだからです。だからそれが本当に私を動機づけました。だからその大きなアイデアは、量子力学とこれらの量子力学の性質を使って計算を行うことです。そうです、その通りです。

そして私は、その直後に分野の他の人々がもう少し具体的になり、どのようにそれを行うかを示したと言います。そして1990年代初頭、おそらく5年後に、ピーター・ショアがこの因数分解アルゴリズムを考え出しました。それで実世界の問題を解決するためです。そうです。それが何であるかを人々が理解するのに時間がかかりました。

それは非常に抽象的で、人々は何をすべきかよくわかりませんでした。しかし私が言ったように、ファインマンの周りで質問をしている人々の群衆の中で、これが最も興味深い根本的な質問、量子力学と計算を行うことをどのように組み合わせるかであることを見ることができました。本当に驚くべきことです。だからあなたはほぼあなたの人生の仕事でそれをし始めました。

あなたは非常に良いキャリアを歩みます。ええ。だから私のキャリアパスは、もちろん量子コンピューティングが開発されていて、私が本当にそれに全力投球するのに時間がかかりました。そうですね。ええ。だから何が起こったかというと、ミシェル・デヴァレはフランスのCAフランス出身でバークレーに行って戻りました。私はポスドクとしてそこに行き、彼らと働きました。彼らは若く、当時は無名でした。人々は、まあ、あなたはヨーロッパに行って、アメリカの科学とつながらないだろうと言いました。しかし私はミシェルと、私が一緒に働いていたダニエル・エステーブとクリスチャン・ウルビーナが絶対に優秀だと知っていました。彼らは非常に輝かしいキャリアを積んできました。

だから私は彼らがそれが素晴らしいことを知っていたのでそこに行きました。そして私たちはこれについて実験を続けました。そうです。その後、私はアメリカに戻り、国立標準技術研究所で働きました。

そして、ちょうど廊下の向こうにデイヴ・ワインランドと彼のグループがいました。彼は原子物理学、量子計算を行ったことでノーベル賞を受賞しました。私は電子を数える実験をしたり、計測のために働いたり、他の実験をしたりしました。そして90年代後半に、私はただ再び量子コンピュータの構築に全力投球しました。その時に利用可能な資金がありました。

理論的には十分に進歩していたので、アメリカ政府は人々がそれを行えるかどうかを見るためにこれに資金を提供し始めました。それで2014年に、あなたはサンタバーバラのGoogleの量子研究所に行き着いたと思います。そうですか。私は約10年間UCSBにいました。それは素晴らしかったです。非常に基本的なものから5キュービット、そして9キュービットの量子コンピュータを構築するまで研究室を発展させました。

そしてその間に、Googleが興味を持ち、私はアカデミアは素晴らしいけれども、この複雑な機械を構築するためにチームをまとめ、長期間一緒に保つのは難しいだろうと決めました。Googleはお金を持っていました。そうですね。だから、私たちはそこに行き、主に私のUCSBグループから来た人々で、かなり小さく始めました。

そして2019年に、私たちは53キュービットでこの量子超越性実験を発表しました。たくさんのキュービットを作り、それらを本当に良く、高速にしました。それで、ある種の数学的アルゴリズムを実行することができました。それが生成したある種の出力は、古典的なコンピュータでエミュレートしてそれを行うのにはるかにはるかに長い時間がかかりました。

それは実用的ではありませんでしたが、それが機能した量子コンピュータの力の実証でした。まあ、キュービットの説明をしていただいて、初期の研究、ジョセフソン接合、そして最終的に賞を受賞したいくつかの初期の研究から、これらの量子コンピュータをキュービットから構築する方法を関連付けることができるかもしれません。

非常に簡単に言うと、私たちは金属ワイヤーを持っています。そしてこのジョセフソン接合に一緒に配置される金属ワイヤー、それはここを流れるインダクタを表します。そしてこのワイヤーからこのワイヤーまで、私たちはコンデンサを持っています。そして私たちはそれを約5GHz、携帯電話の周波数で振動するように設定します。キュービットを形成するために、この振動するものです。

そして低温では、超伝導体のすべての魔法で、そこから量子力学的振る舞いを得ることができます。そしてその量子力学的振る舞いを測定し、表現を作成し、それを使って計算を実行することができます。その通りです。

あなたができることは、量子コンピュータの状態を変えるためにマイクロ波パルスを加えることです。それが振動する方法を変えます。そして私たちはそれを複雑な読み出し回路に接続します。最終的にそれがどの状態にあるかを把握するためです。そしてそれらの配列を接続するだけで、あなたは知っています、一つ一つのワイヤーから次のものへ容量結合を使ってそれらを一緒に結合します。それはもっと複雑ですが、それは良いアイデアを与えます。

そして、このスケールでこの量子力学的現象を実証したあなたのノーベル賞を受賞した研究を理解するために、それはキュービットと回路の設計の一部ですか。その設計作業をどのように伝えたか、むしろそれを説明してください。ええ。ええ。それは非常に基本的な最もシンプルな回路でした。

当時はアナログシミュレータさえ使っていましたが、コンピュータでデータを取得しましたが、これは非常に初歩的だった十分に昔のことです。そして何年にもわたって、私たちは分野全体で、多くの多くの人々によって、より洗練された設計を得ました。そして私たちは実際にコンピュータを構築する方法で物事をまとめることができました。

私が言うのは、ノーベル賞のことから興味深い理由は、それが導いたものと、それが今導いたものです。それは世界中で千人、おそらく数千人の人々がこの超伝導量子コンピュータを構築するための研究を行っているということです。そしてそれは巨大な分野、多数の論文、多数の人々、量子コンピュータを販売している人々、IBMが量子コンピュータを販売している、人々が量子コンピュータでの時間を販売しているという状態になりました。

それが有用なアイデアだったという事実は、それがすべてのこれらの異なる実験やアイデアを導き、形にしました。多くの人々がこれに貢献しました。つまり、それは非常に興味深いことです。そして私は、時には好奇心旺盛な心が研究につながり、それが40年後までまったく明らかではないいくつかの発見につながるという、この広い質問や観察だと思います。

それが持っていたかもしれない効果や影響は、今や誰もが数十年間理論で話してきたことを実際に達成する寸前にあると感じている量子コンピューティングのような産業分野を構築することにありますが、それを行うことに非常に近づいているように見えます。ええ、私はそれについて話すことができますが、私は言います。この分野では、量子コンピュータを構築する方法についての他の多くのアイデアが生成されてきました。それは非常にエキサイティングな分野であり、かなり大きな分野です。

そして私は、これらのものを機能させるためには、多くの異なるデバイスを発明しなければならないということを言います。材料について考えなければなりません。それを製造し、複雑な制御システムを構築しなければなりません。工学と物理学は、私にとってはかなり美しいものです。そして私について少しお話ししますが、私は物事を作りながら育ちました。実験家として、楽器を作ったり、これを示すための実験を作ったりするのが好きです。

そしてこれは私にとって理想的なプロジェクトでした。なぜなら、非常に早い段階から、まあ、この素晴らしい物理学をやりましょう、でも何かを作りましょうという感じだったからです。そして、量子コンピュータを構築するために何をしなければならないかと言うことによって、それは私にテストしなければならない物理学と構築しなければならないもののようなものを知ることにつながりました。それが私の心の働き方です。私はもっと実践的に指向しています。

だからそれは私が参入するのに完璧な分野でした。そしてそれが、直感的に私を大学院でこれをやりたいと思わせたものです。そして私は、これを機能させるためにしなければならない工学と技術の量がとても魅力的だと思います。今日、量子コンピューティングの進化のどこにいますか。状態は何ですか。一般的にアクセス可能で一般的に有用な量子コンピュータをいつ持つことができるでしょうか。数十年間誰もが話してきたすべての驚くべきことを量子コンピュータで行うことができるようになる時点は何ですか。

その通りです。だから今、私たちは超伝導の場合、約50または100キュービットです。しかしそれらは完全に制御され、実際のアルゴリズムを実行し、非常に複雑なことを行うことができます。それを行うことができる他の多くのシステムがあります。私は、ブロックの新参者で良さそうに見えるのは中性原子だと思います。彼らは大きな中性原子システムを作りましたが、ゲートを本当にうまく制御し、そのようなことをまだ行っています。

しかし今起こっていることは、私たちはその上で本物のアルゴリズムを実行することができ、人々は実行したいアイデアを持っています。しかしこれらのキュービットは完璧ではないので、それはアナログ制御システムであり、基本的にこれらの量子ビットには少しのエラー、少しのノイズがあります。非常に複雑なプロジェクトしか実行できません。そして科学論文を書いたり、物事を試したりするのに十分良いです。

時々、人々は計算が難しい何かをしたと言います。まあそれは良いですが、それらはまだ有用であるのに十分大きくありません。それらはより大きく、より良く、より少ないノイズにならなければなりません。タイムラインについてあなたの見解はありますか。これは誰もが推測していて、現実よりも誇大宣伝が多かったです。ええ、現実よりも誇大宣伝が多いです。そして難しいです。

私は以前はそれを推測したくありませんでしたが、会社を始めてからそれができるようになりました。私たちがやりたいことと、それは他の多くのグループのタイムラインですが、次の8年、10年のうちに何かをすることです。そのようなものですが、問題は、人々がしばらくの間10年を予測しているということです。だから、私たちはそれをしなければなりませんが、私たちがやっていることについてお話しできます。

私たちは、現在の量子コンピュータを作る方法のどのような技術的なボトルネックであるかを特定しました。私たちはそれについていくつかの論文を書きました。私たちは半導体業界の人々と協力して、これらのGPUか何かを作る方法のように、はるかにコスト効果的で質の高い方法でこれを製造しています。

私たちは、それが機能するようになったら、非常に迅速にスケールアップできると考えています。だから、10年のタイムスケールのようなもの、そのようなものです。融合エネルギー、おそらく量子コンピューティングのような多くの技術的に難しい分野で、彼らはこれらの非常に大きな技術プロジェクトで彼らの狂気的な大きな目標に到達することにおいて深い加速を見ています。なぜならAIのためです。

AIは、私たちが歴史的に量子コンピューティングで見てきた工学、材料科学、スケーリング、ノイズの問題のいくつかを解決する役割を果たし始めていますか。そしてAIのためにパフォーマンスの改善に加速が進行中だと思いますか。

それはあるかもしれません。私の特別な、そして私たちができるかもしれないモデリングなどのようなことがあります。私たちはまた、問題をよりよく解決するために量子コンピュータとAIを一緒に使うことができると考えています。だから、それが私たちの理論チームが提案していることです。私はGoogle量子AIで働いていました。それが彼らが提案していることです。だからその一般的な感覚があります。

しかし私の特別な見解は、この制御に関しては、もしあなたがシステムを十分にきれいに構築せず、制御が十分に明確でなければ、それから素晴らしいパフォーマンスを得ることはできないということです。

だから私はここで少し古い学校で、そのように構築することに取り組んでいます。確かにAIを使うことができるいくつかの要素があります。エラー訂正のための復号回路などで。しかし一つ言及すべきことは、これらのキュービットは自然に非常にノイズが多いということです。そして悪いキュービットの場合、時々100回、多分千回、多分数千回の操作を行うことができますが、彼らがメモリを失う前です。

動的RAMのように考えることができます。リフレッシュしなければなりません。まあ、エラー訂正でリフレッシュしなければなりません。そしてそのため、本当に難しい問題を解決するために汎用的な100万キュービットの量子コンピュータについて話しています。100万かもしれません。100万は良い丸い数字です。もう少し多いかもしれません。

そして今、私たちは100か、それより少し多いところにいます。だから私たちには行くべき道があります。

中国とこの技術で彼らが行っている進歩についてのあなたの見解は何ですか、対アメリカ。これはあらゆる分野、産業分野、コンピューティング、科学における話題です。中国はアメリカと比較してどこにいるのか、比較、そして誰もが中国の進歩対アメリカについて心配しています。それが何を意味するか。

だから私は自分の分野について話すことができますが、私たちがGoogleで量子超越性実験で行ったことを複製した論文を読んだとき、彼らは何をしているかを知っています。つまり、彼らは理論を通過し、多くはそれについて話します。それは私たちがやっていることに非常に似ていますが、彼らは何をしているかを知っていて、素晴らしい結果を得ています。

そして私を少し怖がらせることは、昨年12月にGoogleグループが最新の結果を発表しました。それは本当にずっと素晴らしいです。彼らはいくつかの本当の改善を行いましたが、その後すぐに中国が、彼らが同等か、ほぼ同等か、それに何かであることを示すようなものを発表しました。そして、私は中国政府が、まあ、西側の報道機関に載るまで何も発表できないと言っているのではないかと心配しています。

そしてそれからそれはオープンになり、あなたはそれについて話すことができます。それはまさに私が聞いたことです。だから、そう。

だから、ええ、私は私は少し懸念しています。さて、私たちが私たちの会社でやっていることは、デバイスの新世代の製造をやっているということです。そして私は私の私の私の研究で、85年の元の論文での単純な製造、そして2000年頃にはより洗練された製造、そして量子超越性実験のためには、さらに複雑なことをしました。他のグループもそうです。しかし私たちは製造において同様のジャンプをしたいです。

これについて興味深いのは、私たちは応用マテリアルズと、彼らが持っている最新の製造プロセスを使用するつもりだということです。300mmツールでは、例えば中国では手に入れることができません。CMOSのために手に入れることができます。そして彼らは開発しています。私たちは標準プロセスを開発していますが、新しいレシピと新しいそれをまとめる方法です。

そして私たちは、それをすることによって、巨大な飛躍をすることができ、より速くそこに到達し、私たちのリードを保護する方法でそこに到達できると考えています。私たちがやっている他のこともあります。

それはそれの小さな部分ですが、私たちは本当に分野をリードする方法があると思います。そして私たちは良い産業パートナーを持っていることを嬉しく思います。応用マテリアルズ、シノプシス設計ツール、ヒューレット・パッカード・エンタープライズ、理論作業を行うスタートアップです。

だから、良いコンソーシアムがあります。そして私たちは、これを実現させるために、工学のすべてのその知識と専門知識を使いたいと思っています。今週、ノーベル賞を受賞したというニュースを受けたとき、あなたはどこにいましたか。そしてこれは40年前の研究努力なので、どれくらい驚きましたか。

誰かがあなたに電話をかけて、噂のゴシップで「ねえ、あなたは今年のリストに載っています。潜在的に考慮されています」と言いましたか。

だから私に内幕話を少しさせてください。私たちは、これが最初から重要な実験であることを知っていました。私たちは、あまり知られていない他のいくつかの賞を獲得しました。それらすべてを本当に感謝しています。そしてあなた、何が起こるかというと、ノーベル委員会はノーベルシンポジウムをまとめます。彼らは量子情報とこの種のことである特定の分野の物理学者を集めます。

そして彼らは、すべての科学者に講演をさせます。そして彼らは、分野の活力がどれくらいか、どれくらい大きいかをチェックしたいのです。そしてまた、もしかしたらそれについて考えるかもしれないリーダーの何人か、彼らは良い講演をすることができるでしょうか。彼らは良い代表者になるでしょうか。

だからミシェルとジョンと私は以前にこれらのシンポジウムに行ったことがあります。そして私たちは知っていました。何が起こっているか、少なくとも私たちが考慮されていることを。

しかし私は、科学者として、これらに招待され、考慮されるだけで素晴らしい名誉だと言います。そして賞を得ることは信じられないほどです。あなたはそのように考えるべきではありません。だから、私は数年間それについて知っていました。実際、非常に正直に言うと、過去に日付が来たとき、これは起こるだろうかという感じでした。

そして朝起きると、ああ、それは起こらなかったという感じです。そして一日中落ち込んでいます。今年は起こりませんでした。そしてそれは非常に悪い態度です。私はそれが全く好きではありません。そして、あなたは、わずかな人々にしか行かない、非常に困難な賞を欲しがるべきではありません。

だから、今年何が起こったかというと、私はこれを数年間取り組み、今年は私はただそれについて忘れました。そうですね。だから、私は寝て、それから3時に電話がありました。妻が電話に出て、何が起こったかを知りました。しかし彼女はすぐに私を起こしませんでした。なぜなら彼女は、もし一日が慌ただしくなるなら、私は不機嫌にならないように睡眠が必要だと知っていたからです。それは彼女の優しさでした。不機嫌に話したくないですからね。

だから、彼女は5時30分に私を起こしました。そして、コンピュータを見ると、なんてことだという感じでした。それから6時に何人かの記者が来ました。彼らは私にインタビューしました。私がそれを知った直後、知ってから30分後に。そしてそれは素晴らしいです。それは素晴らしい名誉です。そしてただ本当に楽しかったです。

そしてその後、私は一緒に働いた人々や過去に教えた学生から、私を祝福するたくさんのメールを受け取っています。そして小さな物語を交換したりします。そしてそれは一種の非常に特別な時間です。素晴らしいですね。

あなたのコア分野以外であなたが追っている科学や技術分野で、本当にエキサイティングだと思うものはありますか。私は常に、主要な種類の思想家が何を聞くのが好きです。正直に言うと、私はこれをすることに非常に集中しています。特に会社を始めるとき、集中した方が良いですよね。だから、私はそれをやっています。

しかし私が見つける分野の一つは、カリフォルニア大学サンタバーバラ校のベン・メイゼンが系外惑星を探していることです。そして彼らは、私たちがやっていることにいくらか似ている超伝導検出器を使っています。

実際、1990年代かそこらで、私は他の人々と一緒にその分野を確立するのを助けました。そしてそれを5年、6年、7年やりました。しかし彼は異なる方法でそれをやっています。そして私は本当に好きです。この計測器、私たちが取り組んできたこの量子デバイスが、これらの天文学検出器を行うことができるようになったことを。そしてそれらを探すことを。

そしてもちろん、重力検出器や系外惑星探索など、最近の天文学では非常に多くのことが起こっています。それは私にとって本当に魅力的です。そして再び、それは非常に技術志向です。人々が良い検出器を構築しています。これが私が好きなものです。そうですね。私は楽器を構築するのが好きです。そうです、それは素晴らしいです。

つまり、非常にエキサイティングな分野であり、うまくいけば、いつかそこに到達するのを助ける材料と技術を構築するのを助ける量子コンピュータを開発するでしょう。その通りです。人間の進歩の梯子の多くの段があります。さて、今年のノーベル物理学賞の受賞、再度おめでとうございます。非常によく値します。素晴らしい瞬間です。それを楽しんでください。式典を楽しんでください。そして私たちは材料量子コンピューティングの分野でのあなたの継続的な仕事に興奮しています。ありがとうございます。

ええ。そしてありがとうございます。私は本当に質問と、あなたが人々のために正しいレベルでそれを説明するために質問をしていた流れを楽しみました。そして私は本当にそれを感謝します。これは素晴らしい素晴らしいポッドキャストです。素晴らしいです。ありがとうございます。私はオールインします。