量子コンピューターとは - AI活用を考えるブログ

こんばんは。

本日は量子コンピューターについて解説していただきました。

以下AI作成

量子コンピューターの商用化に向けて国内の産学が新会社を設立

量子コンピューターとは、量子力学の法則に基づいて計算を行う新しいタイプのコンピューターです。従来のコンピューターは、ビットと呼ばれる0か1の二値の情報を扱いますが、量子コンピューターは、量子ビットと呼ばれる0と1の重ね合わせの状態を扱います。量子ビットは、重ね合わせの状態を保ったまま、他の量子ビットと相互作用することで、複雑な計算を高速に行うことができます。

量子コンピューターは、従来のコンピューターでは困難な問題を解くことが期待されています。例えば、化学反応や物質の性質をシミュレートする量子化学計算、暗号の解読や最適化問題、機械学習や人工知能などの分野で、量子コンピューターの利用が研究されています。

量子コンピューターの商用化に向けた新会社の設立

量子コンピューターの開発は、世界中で競争が激化しています。米国のGoogleやIBM、中国のAlibabaやHuaweiなどの大企業や、カナダのD-Waveや米国のIonQなどのスタートアップ企業が、様々なアーキテクチャの量子コンピューターを開発しています。日本でも、理化学研究所や東京大学、京都大学などの研究機関や、富士通や日立製作所、NECなどの企業が、量子コンピューターの研究開発に取り組んでいます。

しかし、量子コンピューターの商用化には、まだ多くの課題があります。量子ビットの数や品質、ノイズの影響、エラー訂正の方法、アルゴリズムの開発など、技術的な問題を解決する必要があります。また、量子コンピューターの利用価値やビジネスモデル、産業への応用や社会へのインパクトなど、経済的・社会的な問題も考慮する必要があります。

そこで、日本では、量子コンピューターの商用化に向けて、国内の産学が協力して新会社を設立することになりました。新会社は、国の研究機関である自然科学研究機構・分子科学研究所（分子研）が主導し、富士通や日立製作所、NECなど約10社が参画します。新会社の目標は、2024年度に設立し、2030年度までに新しい方式の高性能商用機の実現をめざすことです。

新会社が開発する量子コンピューターの特徴

新会社が開発する量子コンピューターの特徴は、「冷却原子方式」という独自のアーキテクチャにあります。冷却原子方式とは、レーザー光などで超低温に冷却した原子を量子ビットとして利用する方法です。この方式の利点は、以下のように挙げられます。

- 量子ビットの数を容易に増やすことができる。冷却原子方式では、原子の種類や配置によって量子ビットの数を調整できるため、1,000量子ビット級の量子コンピューターの実現が可能です。

- 量子ビットの品質が高い。冷却原子方式では、原子の状態を長時間安定に保つことができるため、量子ビットのエラー率が低く、高精度な計算ができます。

- 量子ビットの相互作用が自由に制御できる。冷却原子方式では、レーザー光などで原子間の相互作用を任意に変えることができるため、様々な量子アルゴリズムに対応できます。

冷却原子方式は、日本が強みとする独自技術です。分子研は、2023年3月に国産初号機となる64量子ビットの超伝導量子コンピューターを公開しましたが、その開発ノウハウをベースに、新会社でさらに高性能な量子コンピューターを開発していきます。

量子コンピューターの利用と展望

新会社が開発する量子コンピューターは、量子シミュレータと連携可能なハイブリッド量子コンピューティングプラットフォームとして提供されます。量子シミュレータとは、従来のコンピュータで量子計算を模擬するシステムです。量子シミュレータは、量子コンピュータと比べて計算速度は劣りますが、ノイズやエラーの影響がないため、正確な計算ができます。ハイブリッド量子コンピューティングプラットフォームでは、量子コンピュータと量子シミュレータを組み合わせて、最適な計算を行うことができます。

ハイブリッド量子コンピューティングプラットフォームは、富士通と分子研との共同研究の下で、企業や研究機関に提供されます。量子コンピューターの利用分野としては、量子化学計算、量子金融アルゴリズム、量子機械学習などが挙げられます。これらの分野では、量子コンピューターの計算能力を活かして、新しい物質や薬剤の開発、金融商品の評価やリスク管理、画像認識や自然言語処理などの高度なタスクに挑戦できます。また、量子コンピューターの利用には、専門的な知識やスキルが必要ですが、新会社では、量子コンピューターの操作やプログラミングを容易にするユーザーインターフェースやソフトウェアを開発していきます。これにより、量子コンピューターの利用者を広げることができます。

まとめ

量子コンピューターは、未来の社会を変える可能性を秘めた革新的な技術です。日本では、国内の産学が協力して、冷却原子方式という独自のアーキテクチャの量子コンピューターの商用化に向けて新会社を設立します。新会社は、2024年度に設立し、2030年度までに新しい方式の高性能商用機の実現をめざします。新会社が開発する量子コンピューターは、量子シミュレータと連携可能なハイブリッド量子コンピューティングプラットフォームとして提供されます。量子コンピューターの利用分野としては、量子化学計算、量子金融アルゴリズム、量子機械学習などが挙げられます。新会社は、量子コンピューターの技術的な問題だけでなく、経済的・社会的な問題も考慮して、量子コンピューターの普及と発展に貢献していきます。