量子コンピューティングはクラウドコンピューティングの新しい世界への扉を開く

データ量が増えるにつれて、機械がデータを処理するのに必要な時間も増加します。拡張現実、仮想現実、人工知能、ロボット工学、リアルタイム分析、機械学習アルゴリズムはすべて、無限に高速で無制限のコンピューティング能力と無限のストレージスペースを提供するためにクラウド コンピューティングを必要とします。興味深いことに、これはすべて、数十年にわたって工学と技術のほぼすべての主要な進歩に役割を果たしてきたムーアの法則によって示された進歩のペースが鈍化した後に起こったことだ。

2025 年までに、クラウドにおける従来のコンピューティング機能に対する需要が非常に高くなり、クラウド コンピューティングではこれらのコンピューティング ニーズを満たすことができなくなります。量子コンピューティングの出現により、クラウド コンピューティングに革命がもたらされ、大規模な並列処理、原子レベルのストレージ、外部の暗号化ではなく物理法則に依存するセキュリティが実現すると期待されています。クラウドはまもなく量子コンピューティングによって駆動され、ソフトウェアはまったく新しい方法で記述されるようになります。

量子コンピューティングの概念は 50 年以上前から提案されてきましたが、実際の進歩はここ 5 年間でしか見られませんでした。 2017年は量子コンピューティングの年と言えるでしょう。

IBM、Microsoft、Google、Intel、D-Wave は今年大きな進歩を遂げており、量子コンピューティングはコンピューターのパフォーマンスの限界をさらに押し広げています。

量子コンピューティングとは

量子コンピューティングは、たとえば、従来のコンピューターがトランジスタを切り替えて情報を「0」または「1」を表す単位としてエンコードするのと同じように、原子の量子状態を使用してメモリや処理タスクを実行します。対照的に、量子コンピュータ自体は、電子、陽子、光子などの原子の基本的な構成要素、つまりスピンする亜原子の具体例を使用します。

量子物理学の法則によれば、粒子が上昇しているのか下降しているのかは明確でない場合があります。これらの亜原子粒子はこれらすべての特性を同時に備えています。これを重ね合わせといいます。量子ビット (古典ビットとは異なり、量子ビットを表すために使用される新しい用語) は、同時に 0 または 1 として存在できます。重ね合わせにより、量子コンピュータは従来のマシンのように順番に計算するのではなく、一度に複数の計算を実行できます。 2 つの量子ビットは、4 つの 2 桁の数字 (00、01、10、11) で同時に存在できます。これらの重ね合わせにより、量子コンピュータは従来のマシンのように順番に計算するのではなく、一度に複数の計算を実行できます。

量子コンピューティングがユーザーにもたらすのは、グローバー検索アルゴリズムに似た大規模な並列処理です。 4 つのドアの後ろに賞品が隠されていて、できるだけ少ないドアを開けながら賞品を見つけなければならないゲームを想像してください。従来のコンピュータでは、各ドアを連続して開ける必要があるため、賞品を見つけるのに平均して 2 回余分に操作を行う必要があります。しかし、量子コンピューティングは一度にすべての扉を開くことができるため、一度にすべての賞品を見つけることができます。このような計算の数は量子が追加されるごとに 2 倍になるため、計算速度は指数関数的に 2 倍になります。 500 量子ビットで構成された量子コンピュータは、2^500 回の計算を実行できます。

量子コンピューティングについて知っておくべき5つのこと

1. 私たちはプログラムを異なる方法で書きます。新しいプログラミングパラダイムと言語、新しいアルゴリズム、そしてロジックを書く新しい方法
2. 量子コンピューティングは従来のコンピューティングよりも数千倍高速であり、Google は従来の研究室のコンピューターよりも 1 億倍高速な量子コンピューターを開発したことを発表しました。
3. 量子コンピューティングは、機械学習と人工知能へのアプローチ方法に革命をもたらし、機械学習を大幅に加速します。量子コンピュータは量子トンネル効果を利用するため、消費電力が 100 ～ 1000 倍少なくなります。
4. 量子コンピューティングは今日のインターネットセキュリティを弱体化させるでしょう。 RSA や ECC などの今日の暗号化技術の一部を数日以内に解読できます。この点で、量子コンピューティングは、原子に閉じ込められた膨大なエネルギーの用途を発見するようなものです。原子核分裂は第二次世界大戦が始まる9か月前の1938年に起こり、世界を変えました。量子コンピューティングは、IT における原子爆弾に相当する可能性があります。今、私たちは、最新の暗号技術が破られる前にそれを準備するという時間との競争に陥っています。外部の暗号化方法を使用するのではなく、物理法則を使用してデータを保護できる新しいセキュリティ方法。
5. 量子コンピューティングはすべての問題に適用できるわけではありません。いくつかの従来のタスクでは、量子コンピュータの方が量子コンピュータよりもまだ実用的です。量子コンピューティングは、自律走行車の調整、財務モデリング、天気予報、素粒子物理学などの分野における新たなビジネス上の問題に対処します。

量子コンピューティングは、コンピューターサイエンスとロジックの処理方法に革命をもたらし、量子コンピューティングのパラダイムを使用するには多くのアルゴリズムを再設計して書き直す必要があります。