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グーグル、アマゾンも参入。「何ができるか不明」でも巨額投資集まる「量子コンピューター」の現在位置

ピチャイ氏と量子コンピューター

グーグルCEOのサンダー・ピチャイ氏と量子コンピューター。

Google/Handout via REUTERS

2021年7月27日、東京大学と日本IBMは、日本・アジア初となる商用量子コンピューター「IBM(R) Quantum System One」の稼働を開始したことを発表しました。

コンピューターは、現代社会を語る上で欠かせないものです。

ただ、「コンピューター」と一口に言っても、その種類はさまざまです。

私たちが日常生活の中で使うようなパソコンやスマートフォンもコンピューターですし、研究機関に設置されているようなとてつもない計算能力を持つ「スーパーコンピューター」もあります。

その中でも、ここ数年の間に耳にする機会が増えてきたのが、「量子力学」の原理を活用した「量子コンピューター」です。

量子コンピューターは世界的にも注目されており、アメリカでは2019年からの5年間で最大13億ドル(約1400億円)、中国では2016年からの5年間で約70億元(約1200億円)と、それぞれ巨額の資金が投じられています(参考)。

冒頭に紹介したIBMをはじめ、グーグルやインテル、アマゾン、アリババといった世界の名だたるIT企業もその研究開発競争に参画しており、人材の奪い合いも起きつつあるのが現状です。

日本でも、2020年に内閣府で「量子技術イノベーション戦略」が立案されると、全国8つの大学や研究機関からなる量子技術イノベーション拠点を整備し、2021年2月にはその発足式典が開催されました。

ここでは、理化学研究所を中心にした産学官の連携によって、量子コンピューターの基礎的な研究からハードウェア・ソフトウェア開発、技術実証、さらには人材育成にいたるまで一気通貫で取り組もうとしています。

なぜ国や企業は、これほどまで量子コンピューターに力を注いでいるのでしょうか。量子コンピューターの実現によって、社会にいったい何がもたらされるのでしょうか?

8月の連載「サイエンス思考」では、量子コンピューターの謎について、理化学研究所・量子コンピュータ研究センター(RQC)のセンター長を務める中村泰信博士に話を聞きました。

なぜいま量子コンピューターなのか?

中村先生

理化学研究所の中村泰信博士。

取材時の画面をキャプチャ

量子コンピューターへの注目度は、ここ数年の間に少しずつ、しかし着実に高まってきました。

中村博士は、その背景に「技術的な進展があった」と話します。

大きな転換点となったのは、2011年です。

カナダのD-Wave Systemsという企業が、「世界初の商用量子コンピューター」を発表したのです。

当時、D-Waveの発表は世界中で大きな話題となりました。

ただし研究者たちは、この発表を少し冷静に見つめていました。

D-Waveが開発した“量子コンピューター”は、確かに量子力学の原理を応用したものではありましたが、正確には「量子アニーリングマシン」と呼ばれるもので、特定の計算に特化したタイプのコンピューターでした。

汎用的なコンピューターとして期待される「量子コンピューター」とは、似て非なるものだと考えられていたのです。

とはいえ、例えば、量子アニーリングマシンはさまざまな道順から最適なルートを選ぶような「組み合わせ最適化問題」を解くことが得意なように、用途がはまれば、非常に有効なコンピューターになると期待されています。

D-Waveはその後、アメリカの政府系研究機関やグーグルなどの大手IT企業などに装置を納品し、今に至るまでその性能を向上させ続けてきました。

「そうこうしているうちに、徐々に企業の間で『量子』という分野全体への注目度が高まっていったのだと思います。そうして、いわゆる『ゲート型』と呼ばれる、より汎用的な量子コンピューターの研究の機運も高まっていきました」(中村博士)

研究開発レベルから“使える”コンピューターへ

量子アニーリングマシン

NASAエイムズ研究センターに設置されているD-Waveの量子アニーリングマシン。

REUTERS/Stephen Lam

冒頭で紹介したIBMと東大による量子コンピューターは、D-waveが開発した量子アニーリングマシンとは異なる、「ゲート型」と呼ばれるタイプの量子コンピューターです。

ゲート型は、組み合わせ最適化問題が得意な量子アニーリングマシンと比較して、より汎用的な計算に使える量子コンピューターだと考えられています。

2014年には、グーグルがゲート型の量子コンピューターの研究開発を開始することを発表し、2016年にはIBMが、5量子ビット(後述)と小規模ながらクラウド上で量子コンピューターを無料で利用できるサービスを開始しました。

そして2019年、再び大きな出来事がありました。

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