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何か信じられないことが起きました。グーグルが新しい量子チップ「Willow（ウィロー）」を発表したのです。これは2つの驚くべき方法でゲームを完全に変えています。
まず、ウィローが通常のコンピュータと何が違うのかを説明させてください。あなたの携帯電話やラップトップ、さらには最も強力なスーパーコンピュータでさえ、基本的には1と0を使用する高速な計算機のように動作します。しかし、ウィローが違うのは、原子の働きを支配するのと同じ量子物理学の奇妙な法則を実際に使用しているという点です。
ここからが本当に興味深くなります。多くの人は、コンピュータが大きくなったり複雑になったりすると、より多くの間違いを起こしやすくなると考えています。長い鎖ほど切れる可能性が高くなるようなものです。そして、これこそがこれまで量子コンピュータの構築を困難にしていた要因でした。
コンピュータが大きくなったり複雑になったりすると、より乱雑になる傾向があります。大きな家ほど、多くの問題が発生する可能性があるようなものです。通常のコンピュータでは、部品が増えるほどエラーの可能性も増えます。これが一般的な仕組みです。
しかし、ウィローはこのルールを完全に覆します。サイズが大きくなるにつれて悪化するのではなく、実際には自身のミスを修正する能力が向上するのです。部屋を増やすほど掃除が簡単になる家のようなものです。不可能に聞こえますが、これがまさにグーグルが成し遂げたことなのです。
この画像は、ウィローの最大のブレークスルーの1つを示しています。これを説明させてください。キュビット（量子ビット）という作業員のチームを徐々に大きくしていくようなものだと考えてください。彼らはお互いのミスを見つけることができます。
赤色の3×3グリッドは、一度に1つのミスを修正できる小さな作業員チームのようなものです。これはシステムが機能することの基本的な証明です。5×5グリッドは49人の作業員に拡大され、2つのミスを同時に処理できるようになり、システムが大きくなるほど性能が向上することを示しています。7×7グリッドは97人の大きなチームで、3つのミスを一度に処理できます。これは、大きくなるほど信頼性が高まり、低下しないことを証明しています。
革新的な部分は、通常、キュビット（この場合は作業員）を追加すると、より多くのエラーが発生するのですが、ウィローはその逆を行うことです。グリッドが大きくなるほど、エラーの処理が向上します。人を増やすと混乱を招くのではなく、ミスが減るチームのようなものです。色付きの四角形間の黄色の接続は、キュビットがエラーを捕捉して修正するために協力する様子を示しています。大きくなるほど強くなる安全ネットのようなものです。
これが大きな話題となっている理由は何でしょうか。大きくなるほど燃費が良くなる車を想像してみてください。通常、そのようには動作しません。普通、大きな車ほど燃料を多く使用し、少なくはなりません。しかし、ウィローの場合、大きくなるほど効率的で信頼性が高くなります。
本当に興味深い点は、これが小さな改善ではないということです。彼らは、ウィローがスケールアップしても量子特性を維持できることを示すことに成功しました。量子の世界では、これらのシステムは非常に脆弱なため、量子特性を維持することは信じられないほど困難です。シャボン玉を無傷に保とうとするようなもので、大きくなるほど割れやすくなります。しかし、ウィローはなぜか代わりに安定性が増すのです。
このすべてが驚くべきことですが、この処理速度についてお話ししましょう。ランダム回路サンプリングのベンチマークでは、結果はかなり驚くべきものです。私たちの最善の推定では、ウィローが5分未満で行う計算は、最速のスーパーコンピュータで10の25乗年かかります。これは1の後に25個のゼロが続く数字、つまり宇宙の年齢をはるかに超える時間スケールです。この結果は、特定のアプリケーションにおける古典的計算と量子計算の間で指数関数的に拡大する差を示しています。
多くの人々が抱える最大の懸念の1つは、これがビットコインを解読する可能性があるということですが、実際にビットコインとは何かを考えると、それは事実ではありません。何百万もの可能性のある組み合わせを持つ巨大な銀行金庫を破るようなものです。現在のコンピュータではすべての組み合わせを試すのに何世紀もかかるでしょう。
グーグルの新しい量子コンピュータであるウィローは信じられないほど強力ですが、それは非常に特定の方法においてです。特定のトラックでしか走れないレースカーのようなものです。確かにそのトラックでは驚くほど速いですが、一般の道路では走れません。ビットコインを破るには、実際にはウィローの105個よりもはるかに多い数千個のキュビットを持つスイスアーミーナイフのような量子コンピュータが必要です。また、ウィローはまだ多くのミスを犯すため、より良い精度も必要です。
ウィローは記録的な時間で複雑なパズルを解くことには優れていますが、ビットコインのセキュリティを破ることは全く別のゲームです。フェラーリで金庫を開けようとするようなものです。フェラーリがどんなに速くても、それは仕事に適したツールではありません。私がこれをビデオに含めたかった理由は、ビットコインは完全に終わりだと主張する多くの人々を見たからです。しかし、それは単純に事実ではありません。
私が実際に見た最も興味深いことの1つは、これです。そして、ほとんどの人々がこれについて話しているのを見ませんでしたが、これは心を揺さぶる概念です。グーグルのウィロー量子コンピュータが、通常のスーパーコンピュータなら10セプティリオン年かかる問題を5分で解決するとき、それは魅力的な疑問を投げかけます。これはどうやって可能なのでしょうか？その計算はすべてどこで行われているのでしょうか？
物理学者のデビッド・ドイッチが最初に提案した説明の1つは、量子コンピュータが計算を行うために実際に並行宇宙にアクセスしている可能性があるというものです。これを視覚化したり考えたりする方法は以下の通りです。迷路を解く必要があるとします。通常のコンピュータは、迷路を歩く人のように、一度に1つのパスを試みます。基本的に、量子コンピュータが行うのは、並行宇宙の中の自身のコピーがそれぞれ異なるパスを試みているかのように、すべての可能なパスを同時に試みることです。そして、なんらかの方法で正しい答えが私たちの宇宙に現れるのです。
これは、計算が私たちの宇宙だけでなく、多くの宇宙にまたがって同時に行われる巨大な量子並列処理システムのようなものを作り出します。同じ問題を少しずつ異なる方法で解く無限のバージョンの自分がいて、それらすべてから一度に答えを得るようなものです。これは証明されていませんが、量子コンピュータがある種の計算をなぜそれほど信じられないほど速く実行できるのかについての理論的な説明です。ウィローが宇宙が存在してきた時間よりも長い時間がかかる計算を行えるという事実は、舞台裏で何か奇妙で魅力的なことが起きていることを示唆しています。
次に何が来るのかも気になるかもしれません。基本的に、量子ロードマップがあります。マイルストーン1は「古典を超えて」です。これは、通常のコンピュータにはできないことを量子コンピュータができることを証明する段階です。ウィローは、通常のスーパーコンピュータなら10セプティリオン年かかる計算を行うことでこれをすでに達成しています。誰もがまだ車を作っている中で、実際に飛ぶことができる飛行機を作れることを証明するようなものです。
マイルストーン2は量子エラー訂正です。現在の量子コンピュータは、数マイルごとに故障する車のように、非常にエラーを起こしやすいです。彼らは、実行中に自己修復できるエンジンを開発するように、キュビット（量子ビット）をより信頼性の高いものにしようとしています。ウィローで最近得られたブレークスルーは、より多くのキュビットを追加することで、より多くのエラーを作り出すのではなく、エラーを減らすことを示しています。これは、より多くのバックアップシステムでより少ないミスを意味すると考えることができます。
ここから未来に入っていきます。マイルストーン3は、長寿命の論理キュビットの構築です。現在のキュビットは非常に早く死んでしまいます。彼らは、キュビットをより長く安定させようとしています。基本的に、数分ではなく数ヶ月持続するバッテリーを開発するようなものです。
そして、論理ゲートは量子計算の構成要素を構築する段階です。信頼性の高いゲートがなければ、複雑な量子プログラムは機能しません。これらのすべての部品が揃えば、エンジニアリングのスケールアップになります。完璧なエンジンを1つ作ることから、数千個作ることに移行するようなものです。
そしてもちろん、これがマイルストーン6になります。実世界の問題を解決できる最終的な量子コンピュータは、これまでのすべてのマイルストーンを1つの作動するシステムに組み合わせます。試作ジェット機だけでなく、完全な空母を持つようなものです。そしてここで、私たちはスーパーインテリジェンス、人工スーパーインテリジェンス、そのような信じられないようなSF的なものに到達します。
これらすべては、AIの分野、量子の分野がいかに急速に進んでいるかを示していると思います。グーグルがさらなる進展を見せてくれるのが待ちきれません。以上で、このビデオを楽しんでいただけたなら、次回にお会いしましょう。
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