量子コンピューティングの現状：現在の状況と今後の方向性

多くの企業が、普遍的なエラー訂正量子コンピュータの夢を一歩ずつ実現するために、大胆かつ興味深いステップとアプローチを踏んでいます。

量子コンピューティングはどのような利点をもたらすのでしょうか?

量子コンピューティングの最もエキサイティングな使用例ほど人々の想像力をかき立てるものはありません。そのため、IDC は量子への投資が今後数年間で 20 倍に増加すると予測しています (2020 年の 4 億 1,200 万ドルから 2027 年には 86 億ドル)。

量子コンピューティングの目標は、現在不可能な複雑なコンピューティングタスクを可能にすることです。

航空旅行と物流を例に挙げてみましょう。飛行機が A 地点から B 地点まで飛行する場合、考えられるルートは何百万通りもあります。多くのルートは従来のコンピューティングによって合理化できますが、これは最適なルートを減らすことも意味する場合があります。従来のコンピューティングでは大規模なデータ セットを計算できない場合、実用的なショートカットを見つけるのは難しい場合があります。しかし、量子コンピューティングによって、画期的な進歩がもたらされるでしょう。

精密医療は、量子コンピューティングが革命を起こす産業分野の一つです。これは、臨床上の意思決定のスピードと有効性に関する期待を覆す可能性があり、患者ケアの水準を向上させるでしょう。量子コンピューティングは、病気の診断、治療、さらには予防のスピードを向上させます。将来的には、これによって何十億もの人々の健康と生活が改善され、最も致命的な病気による苦しみや死亡率が大幅に減少する可能性があります。この技術的進歩の価値は、金銭だけでなく命によっても測られるでしょう。

量子コンピューティングの進歩を妨げているものは何でしょうか?

これらのアプリケーションの実現には、量子コンピューティング技術の中核となる要素である量子ビットが必要になります。今後の課題としては、実用的なアプリケーションに十分な品質の量子ビットを開発することが必要になります。

現在、量子ビットは一般的に信頼性が低く、エラーが発生しやすい傾向があります。その結果、多くの量子計算は不安定になり、一定レベルの精度を達成するには厳密な調整と特別なソフトウェアが必要になります。一部の量子企業は、この問題に対処するために品質の向上に注力しており、量子コンピューティング アプリケーションで使用する量子ビットの数を減らすことができます。

特定のタスクを完了するために、適切なパフォーマンスを備えた十分な量子ビットを提供する方法に重点を置く必要があります。アプリケーション固有の量子コンピュータは、特定のタスクを解決するために設計および構築されています。

汎用的でエラー訂正された量子コンピュータを構築するという夢は確かに魅力的ですが、より速く進歩するためには、長期的な目標を現在の能力と一致させ、一歩ずつ前進し、より多くの忍耐力が必要です。

ハードウェアメーカーとソフトウェア開発者を結びつけるには、両者が相互に通信できるように、オペレーティング システム レベルで「ミドルウェア」が必要です。コラボレーションとオープン性の文化により、量子コンピューティングは現在の状態まで進歩しました。

知的財産権も大きな障壁であり、一部のメーカーが自社製品をソフトウェア企業に完全に公開することに消極的であることは当然です。しかし、時間が経つにつれて、ハードウェアベンダーが独自の Windows スタイルのオペレーティング システムを構築するようになる可能性もあります。

この問題は、純粋にソフトウェアまたはハードウェアに基づくものではなく、両方の組み合わせによるものです。これには、量子分野で非常に必要とされるスキルセット、つまり真剣な学際的な専門知識が必要になります。

量子ハードウェアの競争と実装方法

量子産業の今後の発展を期待して、私たちはさまざまな道に直面しています。真の量子コンピューティングを実用化に近づけるために、研究者や業界の研究開発部門はそれを実現するためのさまざまなアプローチを追求しています。

超伝導回路とトラップされたイオンは、2 つの主なアプローチです。特にスケーラブルな量子コンピューティングを構築する場合、超伝導回路はトラップされたイオン アプローチよりも実用的なソリューションであると思われます。このようなアプローチには多くの利点があります。エンジニアリングの観点から実装が容易であり、ナノ秒の範囲で動作します。また、相互作用もより高速になり、システム内のリアルタイム エラーを補正する上で重要になります。

これらすべては、超伝導回路が特定のアプリケーションにとってより良い選択肢であることを意味します。

もう一つのアプローチは、イオンを捕捉し、電磁場を使用して閉じ込めて浮遊させることです。開発の見通しは有望ですが、現状ではイオンの運動状態を初期化することが難しく、フォノン状態の寿命は比較的短いです。

あらゆる分岐の決定と同様に、どちらにしてもリスクはありますが、競争が激化する中、研究機関やテクノロジー企業は挑戦しなければなりません。

量子コンピューティングの未来

安定した量子コンピューティングの開発は困難ですが、価値のあるものです。特に実用的なソフトウェア ソリューションを見つける際には、克服しなければならない障害がまだいくつかあります。研究機関やテクノロジー企業が目標と願望を達成するには、明確な投資戦略を策定し、学際的な学術研究の価値を認識する必要があります。

しかし全体として、量子コンピューティング業界は、マッキンゼーが2035年までにこの新技術から生み出される約7,000億ドルの価値を実現するために協力する必要がある。安定した量子コンピューティングの問題を解決した者は、その恩恵を大いに受けることになるだろう。