この動画では、長らく遅々とした進歩を見せていた量子コンピューティング分野で突如として複数の重要な breakthrough が同時に発生したことが紹介されている。IBMが発表した新しいエラー訂正アルゴリズムによる90%の効率化、GoogleのCraig Gidneyによる従来予想を大幅に上回るRSA暗号解読可能性の提示、そしてオックスフォード大学による量子ビット品質の世界記録達成という三つの大きな進展により、実用的な量子コンピュータの実現と暗号技術への脅威が予想以上に早期に到来する可能性が示唆されている。
急激な発展を見せる量子コンピューティング分野
量子コンピューティングは過去1年間、カタツムリのようなペースでの競争に見えていましたが、突然多くのことが一度に起こりました。商業的に関連性のある量子コンピュータが予想よりも早く、わずか数年以内に実現するかもしれません。そして、それらは予想よりも早く危険になってきています。詳しく見てみましょう。
IBMの革新的なエラー訂正アルゴリズム
最初の主要なニュースは、IBMが超伝導回路から商業的に興味深い量子コンピュータを構築する新しい計画を発表したことです。
過去数年間で、彼らはエラー訂正に必要な物理量子ビット数を劇的に減少させると述べる新しいエラー訂正アルゴリズムを開発しました。量子ビットはエラーを起こすため、より多くの量子ビットで冗長性を作り、これによってエラーを訂正できるのです。このようにして、多くの物理量子ビットを1つの論理量子ビットに組み合わせることができます。
しかし、これは有用な量子コンピュータを構築するために膨大な数の量子ビットが必要であることを意味します。IBMは現在、彼らの改良により必要なオーバーヘッドを約90パーセント削減すると書いており、これは巨大な改善です。これにより、彼らは2029年までに200個の論理的な、つまり完全にエラー訂正された量子ビットを提供できると考えています。そして数年後には2000個の論理量子ビットを持ちたいと考えています。
これは約150個の論理量子ビットで実現可能と推定されている商業的に関連性のあるアプリケーションの領域に十分入るでしょう。IBMは依然として、現在の数百個の物理量子ビットから数十万個へとプラットフォームをスケールアップしなければならないという問題に直面しており、プレスリリースではこれをどのように実現したいかについて何も述べていません。しかし、彼らの目標は90パーセント近づきました。
PsiQuantumの光子量子ビットアプローチ
PsiQuantumという会社も商業的に興味深い量子コンピュータを構築する計画を持っています。しかし、彼らはIBMのアプローチよりもはるかに研究が少なく、理解が不十分な光子量子ビットを使用しています。
Google Quantum AIによるRSA暗号解読の早期化予測
これに加えて、最近arXivに掲載された事前印刷論文からの次の大きな量子コンピューティングニュースがあります。
サンタバーバラのGoogle Quantum AIのCraig Gidneyの著者は、量子コンピュータが予想よりもはるかに早くRSA暗号を破ることができるようになると主張しています。この暗号を破ることは、量子コンピュータの主要なアプリケーションの1つです。これは、デバイスが理論的に従来のコンピュータを劇的に上回る性能を発揮できるはずのタスクの1つです。
今まで、RSA破綻は他のアプリケーション、例えば量子化学での応用が実現可能になった後にのみ可能になると仮定していました。つまり、少なくとも十分な警告があるはずでした。しかし、新しい論文が正しければ、そうはならないでしょう。これは、新しい論文の著者が、100万未満のノイズのある、つまり完全にエラー訂正されていない量子ビットを持つ量子コンピュータが、既に約1週間で2048ビットRSAを因数分解できると述べているからです。
これは以前の推定と比較して時間の大幅な短縮です。実際、同じ研究者は2019年に、このタスクには2000万個の物理量子ビットで8時間かかると推定していました。以前の推定が間違っていたわけではなく、それ以来、アルゴリズムの改良により計算負荷が大幅に軽減されたのです。
そして、これはIBMのエラー訂正改良を考慮していません。これらの推定が両方とも正しければ、2029年より前にRSAが破られることになるでしょう。
RSA暗号破綻の政治的影響
量子コンピュータがRSAを破ることができるかもしれないというのは大きな頭痛の種です。なぜなら、それは数十年間デジタルデータの暗号化に使用されており、多くの機密性の高い重要な情報が含まれているからです。
世界は量子コンピュータでは破ることができない暗号プロトコル、いわゆるポスト量子暗号に切り替えようとしていますが、諜報機関が現在読むことができない機密データを所有している可能性が高いです。十分に大きな量子コンピュータがあれば、それらすべてが読めるようになるでしょう。政治的な結果は劇的になる可能性があります。
オックスフォード大学の量子ビット品質世界記録
今週の3番目の量子コンピューティングの突破口は、オックスフォード大学の研究者が量子ビットの品質で新しい世界記録を報告したことです。670万回の操作で1回のエラーという驚異的な記録です。問題の量子ビットはトラップイオンでしたので、IBMやPsiQuantumとはまた別の技術ですが、これもまた技術が急速に発展していることを示しています。
業界の現実的な動向
その他のニュースでは、数ヶ月間自社を高く評価していた量子コンピューティング企業IONQのCEOが、すべての株を売却しました。
個人的には、私は今後10年間で有用な量子コンピュータを見ることができるかについて依然として懐疑的です。なぜなら、より多くの量子ビットを組み合わせようとすればするほど、制御が困難になるカオス的な範囲にシステムを押し込むことになると疑っているからです。
量子コンピュータの実用化時期について
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