サンフランシスコに本拠を置く『WIRED』US版のシニアライター。AIおよびAIが世界に与える影響の関連記事を担当。元『MITテクノロジーレビュー』サンフランシスコ支局長。ロンドンに本拠を置く『ニュー・サイエンティスト』でテクノロジー関連記事の執筆・編集を担当していたこともある。ケンブリッジ大学で学士号を、インペリアル・カレッジ・ロンドンで修士号を取得。サンフランシスコ在住。
社員たちは光沢を放つシリンダーのうち、緑のLEDに囲まれた1本をとりわけ熱心に見つめていた。科学雑誌『Nature』がその日早朝に公開した査読論文によると、スーパーコンピューターなら速くても推定1万年かかる数学の問題をシリンダー内にある「Sycamore（シカモア）」というチップは数分で解き終えたという。IBMはこの結果に疑問を呈しているが、グーグルは科学的に重要な節目である「量子超越性」を実証したらしいというのが、多くの科学者の見方になっている。これはつまり、実験のため人為的に作成された問題を解くかたちではあっても、量子コンピューターが従来のコンピューターには不可能なことを実行し、その潜在力を初めて実例で示したという意味だ。
10月23日の記者会見は一種のウィニングランだった。06年に量子コンピューター開発計画を立ち上げたグーグル幹部、ハートムット・ニヴンは、銀色のジャケットとブーツという宇宙をイメージした服装で現れ、Sycamoreの成果は「（人類初の無人人工衛星）スプートニクのときに似ている」と語った。グーグルの最高経営責任者（CEO）サンダー・ピチャイも、インタヴューやブログで華々しい例えを披露している。量子超越性が実証された瞬間を、ライト兄弟による初飛行や、ロケットの初の宇宙空間到達、チェス王者ガルリ・カスパロフと対局したコンピューターの歴史的勝利になぞらえたのだ。
グーグル傘下のDeepMindが開発した囲碁AI「AlphaGo」が2016年、見事に人類を凌駕した。「AIは棋士に勝てない、そしてブレイクスルーには10年を待たねばならない」といった当時の通説を覆した、コンピューター史おけるマイルストーンはこうして築かれた。>>記事を読む
偉業を引き合いに出す一方、グーグルの量子研究チームがその晩に盛大なパーティーを開く予定はなかった。ニヴンはささやかなディナーを催すかもしれないと明かしたが、ある若手研究員は「いままさに進行していることがたくさんありますから」と言っていた。
グーグルの量子研究の中枢に出現したお祝いムードとまじめムードの「重ね合わせ」状態は、現状にふさわしかった。グーグルによる量子超越性の実証は顕著な例だが、量子コンピューティングは近年、爆発的な進歩を遂げてきた。テクノロジーの世界ではいま、大手企業やスタートアップ、投資家、政府による量子コンピューティングへの投資が増大している。『Nature』の推計によれば、量子関連の技術を扱う民間企業は17年から18年にかけて、計4億ドル（約440億円）を調達した。過去5年間の2倍を超える金額だ。その一方、先頭を走るグーグルのSycamoreを含め、現在の量子テクノロジーがいつ実用段階に入るのか、つまりあと何年でもうかるようになるのかについて、確かなことは誰にも言えない。
カナダ先端研究機構（CIFAR）量子情報プログラムの共同責任者を務めるシャルブルック大学（ケベック州）教授、デイヴィッド・ポーリンは、「これはテクノロジーにおける節目ではなく、科学における節目です」と語る。
完全なエラー修正機能は「10年後」
量子分野で競争するグーグルやIBM、インテル、資金力に恵まれたスタートアップ各社は、それぞれ異なるテクノロジーをもつ一方、共通の課題を抱えている。量子プロセッサが小さすぎることと、脆すぎることだ。
量子コンピューティングが実現する膨大な計算処理能力は、「量子ビット」と呼ばれるデヴァイスから生まれる。量子ビットは、目に見えない微小な世界で現実をかたちづくる量子力学的な現象にデータを変換する。古典的コンピューターの部品と同様、1と0が並んだデジタルデータを処理して計算を実行できるが、1であると同時に0でもあるような第3の状態、すなわち「重ね合わせ」の状態を扱って計算をする能力もある。この「重ね合わせ」は、日常の現象には例えようのない量子力学的な現象だ。
多くの量子ビットをうまく制御しながら結びつければ、従来のコンピューターでは事実上解けない問題が解けるようになり、データの暗号化を破ることさえ可能になる──。それが科学的に証明されたのは数十年前だ。しかし、充分な数の量子ビットを充分な信頼性をもって機能させることは、いまでも難しい。
エラーを修正するためのコードはすでに開発されている。このコードを使えば、多数の量子ビットに間違いを自ら訂正させることにより、少数の完璧に近い量子ビットが計算を行なったのと同等の結果を出せる。量子ビット数では数千の減少が予想されるが、それと引き換えにエラーをゼロに近づけられるということだ。とはいえ、このコードを完全に実行する段階に近づいた者はひとりもいない。
グーグルのSycamoreの量子ビット数は54。インテルとIBMが公表しているプロセッサも同じくらいの規模で、超伝導チップの上に構築されているところもSycamoreと変わらない。グーグルが10月23日に示した大まかなロードマップによれば、100万以上の物理量子ビットを備えたプロセッサができれば、完全なエラー検出機能を実装した量子プロセッサを構築できる。だが、エラー修正を実行するには量子ビットの信頼性をいまより大幅に高めなければならない。グーグルの量子ハードウェア開発を指揮するジョン・マルティニスは同日、エラー修正を完全に機能させるには、量子ビットのエラー発生率を1,000分の1に抑える必要があると語った。マルティニスによれば、Sycamoreのエラー発生率は現在、その5倍だという。
グーグルは1,000分の1の達成を目指すのと並行し、量子プロセッサを構築、制御する方法を一新しなければならない。マルティニスは10月23日、プロセッサ上で超伝導量子ビットの間を通るワイヤと、量子ビットを制御する従来型コンピューターを収めるラックを設計し直す必要があると認めた。Sycamoreに搭載された54量子ビットのうち、量子超越性の実証実験で使われたのは53だけだった。繊細な制御用配線が1本、うまく機能しなかったせいだ。
彼は「量子ビットを数百あるいは数千に拡大する方法はわかっていると思う」としたうえで、「100万にするのは本当に難しい」と述べた。グーグルの量子研究チームのメンバーたちはこの日、エラーを修正できる量子コンピューターが登場するには10年ほどかかると予想していた。
優れた技術が出たら、恥も外聞もなく方向転換します
壁を打ち破るのに必要な進歩がグーグルや競合各社から生まれない限り、量子コンピューティングはいわゆる「ノイズの多い中規模量子テクノロジー（NISQ）」の時代にとどまることになる。CIFARのデイヴィッド・ポーリンは「『エラー修正がなくても、このデヴァイスは近いうちに使えるようになるのか？』という問いには、100万ドルの価値がある」と指摘する。
答えが「イエス」なら、量子コンピューティングはずっと早くもうけを生み出せるようになる。しかしポーリンによれば、NISQデヴァイスが有効性を発揮できる仕事を発掘する研究は理論でどうにかなるものではなく、その大部分が試行錯誤になる。
グーグルの量子研究チームは10月23日、Sycamoreの量子超越性実験を暗号鍵用の乱数生成に応用することに関し、社内のセキュリティ専門家たちと議論していると明かした。別のプロジェクトでは、写実的な画像を生成できるアルゴリズムの開発に関し、Sycamoreや類似のチップによって機械学習を補助する方法を探っている。
グーグルなど量子ハードウェアをもつ企業は、量子テクノロジーがどんな仕事に適しているのかを理解するため、初期顧客の助けを借りたいと考えている。この日の発表によれば、グーグルは同社の量子ハードウェアをクラウド経由で利用できるようにする計画を進めている。IBMやスタートアップのRigetti Computingはすでに同様の量子クラウドサーヴィスを提供しており、IBMはJPモルガンなどと、Rigetti Computingは製薬会社メルクなどとそれぞれ協力関係にある。
量子コンピューティング研究に取り組む企業の多くが基礎科学に依拠している。この分野では、インターネット技術の開発よりも忍耐が必要だ。ダイムラーはバッテリー化学に関心を寄せ、IBMの量子クラウドを利用しながらグーグルとも協力している。また、量子ハードウェア開発に取り組むスタートアップ、IonQの最高経営責任者（CEO）を務めるピーター・チャップマンによれば、同社に出資するエアバスは、新たな機体を開発する際の物理特性シミュレーションで負担が軽減されることを期待している。チャップマンは「コンピューターそのものの準備は整っていませんが、アーリーアダプターは先行者利益を得るでしょう」と語り、「個人の机に載るマシンができてから開発を始めるようでは、たぶん遅すぎます」と指摘した。
IonQが量子ビットの構築に使う技術は「イオントラップ」と呼ばれ、グーグルやIBMが採用した技術と根本的に違う。そのIonQは10月22日、5,500万ドルの資金を調達したことを発表した。出資者にはアマゾンやサムスンのほか、グーグルの親会社であるアルファベットまで名を連ねている。つまり、「量子超越性」が「量子実用性」に転換されるまでには多くの課題が残されており、どの技術が勝者になるのかは誰にもわからないということだ。
グーグルのニヴンは、正しい道を進んでいるという確信はあるかと聞かれ、自分たちの技術に感情移入はしていないと答えた。ニヴンは「わたしたちは『うたぐり深い者だけが生き残る』というシリコンヴァレーの格言を実践しています」と語り、「もっと優れた量子ビット技術が出てきたら、恥も外聞もなく方向転換します」と断言した。彼はその後、量子超越性のニュースについて説明するため、宇宙テイストのジャケットを輝かせ、壮大な比喩を携えて、堂々たる歩きぶりでアルファベットの取締役会に向かった。
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January 27, 2020 at 05:00AM
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