量子コンピューティングは業界全体、さらには世界に何をもたらすのでしょうか?

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[51CTO.com クイック翻訳]はじめに: この記事では、量子コンピューティングの基本概念、クラウドコンピューティングとの関係、および関連するアプリケーション領域について紹介します。

気づいているかどうか分かりませんが、最近ではさまざまな新しい技術革新が、あらゆる分野の生活をさまざまな形で根本的に変えています。量子コンピューティングなどの発明は、医療や健康、サイバーセキュリティ、さらには金融技術 (FinTech) に革命的な進歩をもたらす可能性があります。実際、量子論自体の原理とそれが関わる知識の分野は非常に広範囲にわたります。専門家がこれをコンピューティング技術と組み合わせて、より大規模な技術フレームワークを構築すると、気候、交通、セキュリティなどの複雑な現実世界の問題を解決するために使用できるようになります。

まずは基本的な概念から始めて、関連する先進技術と、それがFinTechやAIなどの分野にどのように応用されているかについて説明します。

量子コンピューティングとは一体何でしょうか?

量子コンピューティングは、量子物理学の定義によって作成されたスケーラブルで超高速なシステムを、直感に反するロジックを使用して、今日の従来のコンピューターに置き換える方法を研究し、重点を置いています。このテクノロジーの基本的な考え方は、原子レベルおよび原子レベル以下のレベルでさまざまなリアルタイムの問題を解決し、現在の従来のシステムが直面するさまざまな困難に対して技術的なソリューションを提供することです。

将来のコンピューターは、重ね合わせと呼ばれる第 3 の状態でさまざまなデータを保存および処理できる、量子ビット (キュービット) と呼ばれる高度な情報パラダイムの恩恵を受けることになります。このような条件により、作成者は方向を変更することで 0 または 1 を同時に分析することができ、従来の半導体で記録できる 0 と 1 だけではなく、一度に 4 つの状況 (量子ビット) を表すことができます。このプロセスにより、保存される情報量が増加するだけでなく、従来のシステムよりもエネルギー効率と計算能力に優れた大量の情報をインテリジェントに処理できることがわかります。

量子コンピューティングとクラウドコンピューティングの関係

クラウドベースの量子ソリューションとサービスは、デジタル クラウド コンピューティング業界に潜在的な破壊的変化をもたらすものになりつつあります。 Rigetti (https://www.rigetti.com/ を参照) などの企業は、従来のコンピューティング アーキテクチャをハイブリッド 量子ビット プロセッサに統合することで、クラウドでさまざまな量子アルゴリズムを実行できるように取り組んでいます。昨年、IBMは50量子ビットのプロセッサを開発しました。これにより、エラー訂正コード (ECC) が改善されるだけでなく、エンドユーザーがクラウド経由で量子コンピューティングを無料で利用できるようになります。

既存のクラウド サービスを量子コンピュータ特有の階層型ストレージ アーキテクチャに統合することで、高性能でスケーラブルな組み合わせを実現できます。このモードでは、日常のワークフローが改善されるとともに、オフライン システムの計算能力も向上します。

量子コンピューティングの3つの主要な用途

1. オンラインまたはネットワークのセキュリティ

さまざまな物理的なセキュリティ問題と比較すると、ネットワーク セキュリティ問題は間違いなくより危険であり、より多くの脅威に直面しています。ネットワークに潜むさまざまなリスクは、ユーザーにとって評価が難しく、目に見えにくくなっています。従来の考え方では、システムで使用する新しいテクノロジーが増えるほど、リスクや混乱も増えると考えられています。もちろん、画期的な技術である「量子コンピューティング」も例外ではありません。

現在、ほとんどのネットワーク セキュリティ システムは、大きな整数を因数分解することの難しさ、および有限体上の離散指数の計算という 2 つの難しい数学的問題を理論的基礎として利用しています。通常のクラッキングツールに必要な時間は指数時間であると考えられており、つまり、公開鍵の長さが増加すると、費やされる時間も指数的に増加します。したがって、解読に時間がかかるほど、暗号化は強力になります。

しかし、量子コンピュータは膨大なデータセットをほぼ瞬時に処理し、従来のシステムでは数十年、あるいは数千年かかっていたデコード計算をわずか 1 分で完了することができます。そのため、現在のデータ暗号化技術は「致命的な打撃」を受けることになる。当社の財務情報、個人データ、その他の機密情報も大きなリスクにさらされています。しかし、諺にあるように、「悪魔の高さは 1 フィート、道の高さは 10 フィート」です。別の観点から見ると、量子コンピュータが既存のセキュリティ プロトコルの開発も大きく促進するという朗報もあります。速度のボトルネックを突破すれば、新たに登場した高度な暗号化技術は理論上は解読不可能であることが証明されるでしょう。

したがって、量子ベースのセキュリティ ネットワークを解読するためにどれだけのコンピューティング リソースが使用されたとしても、ユーザーはさまざまなデータを送信し、安全にトランザクションを実行することができます。特定の超安全な通信方法や量子鍵配布などの暗号化技術を実装することで、既存のセキュリティ インフラストラクチャが内部から強化されます。

2. 人工知能

人工知能（AI）技術自体は、現在、業界全体で注目されている研究分野です。これを量子コンピュータの最先端技術と組み合わせると、ディープラーニングやニューラルネットワークの最適化などの分野に大きな発展をもたらすでしょう。量子コンピュータは、膨大な量のデータを数ミリ秒単位の速度でスキャンすることで、従来のコンピュータよりも効率的でタイムリーなフィードバックを提供できるため、AI の学習曲線全体が短縮されます。

研究者がディープラーニングアルゴリズムを加速し、進化させる方法に研究の焦点を当てるにつれて、CNN (畳み込みニューラルネットワーク) と RNN (再帰型ニューラルネットワーク) の精度とパフォーマンスは向上し続けるでしょう。特に、大規模で順序付けられていないデータセットを扱う場合、サンプル内の微妙な違いをすぐに発見できるようになります。したがって、量子コンピュータは次の分野やタスクで非常に役立ちます。

• シミュレーション
• 最適化
• サンプリング

わずか数年のうちに、量子コンピューティング技術がその指数関数的な速度と実装ソリューションを通じて、クラスタリング、主成分分析、パターンマッチングなど、集中型ネットワークアーキテクチャにおける従来の問題を解決できるようになることは想像に難くありません。

3. 財務モデリング

近い将来、量子コンピューティングが、現在の人間の取引や金融モデルをすべて排除する超強力な計算機として出現することは避けられません。今日の市場は急速に変化しており、リスクと不確実性に満ちています。量子力学の導入と応用により、金融テクノロジー業界全体が新たなレベルに到達するでしょう。量子コンピューティングを基盤として構築された高度なシステムは、特定の重要な世界的リスク要因を迅速に分離できるだけでなく、膨大な量のデータに対して指数関数的な演算を瞬時に実行することで、さまざまな複雑な金融データをまったく新しい方法で処理することもできます。

原題: 量子コンピューティング: 産業を変え、世界を変革する、著者: Jason Limon

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