説明：量子超越性とは何ですか？
量子超越性は、コンピューティングで長い間求められてきたマイルストーンであり、Googleはそれが達成されたことを発表しました。コンセプトの背後にある科学と、実際に達成されたものと残っている量を見てください。
米国カリフォルニア州サンタバーバラ研究所にあるGoogleの量子コンピューターのコンポーネント。 （ロイター経由の写真） 今週、グーグルはそれが呼ばれるブレークスルーを達成したことを発表しました 量子超越性 コンピューティングで。それはどういう意味ですか、そしてなぜそれが重要なのですか？
では、量子超越性とは何ですか？
これは、カリフォルニア工科大学の理論物理学の教授であるジョン・プレスキルによって2012年に提案された用語です。量子コンピューターが古典的なコンピューターではできないことをできるという点を説明しています。 Googleの場合、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の研究者は、従来のコンピュータで1万年かかる計算を行うのに200秒かかるプロセッサを開発したと主張しています。
しかし、量子コンピューターとは何ですか？
私たちの伝統的なコンピューターは、古典物理学の法則に基づいて、特に電気の流れを利用して動作します。一方、量子コンピューターは、原子と亜原子粒子の振る舞いを支配する法則を利用しようとします。その小さなスケールで、古典物理学の多くの法則は適用されなくなり、量子物理学のユニークな法則が作用し始めます。
このようなコンピューターの開発は、40年近くの間科学者の目標でした。 1981年に、物理学者のリチャードファインマンは次のように書いています。物理学のコンピューターシミュレーションを見つけようとすることは、フォローするのに優れたプログラムのようです…自然は古典的ではありません…そして自然のシミュレーションを作りたいのなら、あなたはもっと良いでしょうそれを量子機械的にしてください、そしてそれはそれほど簡単に見えないので、それは素晴らしい問題です。
そのようなシミュレーションはどのような違いを生むでしょうか？
処理速度についてです。従来のコンピュータがどのように情報を処理するかを見てみましょう。情報のビットは0または1として格納されます。このような数字のすべての文字列（ビット文字列）は、一意の文字または命令を表します。たとえば、01100001は小文字のaを表します。
量子コンピューターでは、情報は量子ビットまたはキュービットに格納されます。また、キュービットは同時に0と1の両方にすることができます。量子物理学には、物理学者でさえ奇妙だと説明する概念が含まれています。オブジェクトが一度に1つの場所に存在できる古典物理学とは異なり、量子物理学は、オブジェクトがさまざまなポイントにある確率を調べます。複数の状態での存在は重ね合わせと呼ばれ、これらの状態間の関係はエンタングルメントと呼ばれます。
キュービットの数が多いほど、それらに格納される情報の量が多くなります。同じビット数で格納されている情報と比較して、キュービットの情報は指数関数的に増加します。それが量子コンピューターを非常に強力なものにしているのです。それでも、カリフォルニア工科大学のPreskillが2012年に書いたように、量子システムを正確に制御することは困難であるため、信頼性の高い量子ハードウェアを構築することは困難です。
米国カリフォルニア州サンタバーバラのラボにあるGoogleの量子コンピューターの1つを使用したサンダーピチャイ。 （ロイター経由の写真） それはGoogleが達成したことですか？
研究者たちは、量子コンピューターが何ができるかを示しました。彼らは、Googleの量子コンピューターであるSycamoreを使用して54キュービットのアーキテクチャを構築しました。これらの1つは機能しませんでしたが、他の53キュービットは重ね合わせ状態に絡み合っていました。
チームは、約1,000回の操作のランダムなシーケンスを構成しました。その後、このランダムアルゴリズムを実行するたびに、量子コンピューターはビット文字列を生成します。
現在、一部のビットストリングは他のビットストリングよりも発生する可能性が高く、どのビットストリングが発生する可能性が高いかを識別することができます。ただし、ランダム量子回路が複雑になるほど、従来のコンピューターがより類似したビットストリングを識別するのが難しくなり、その難しさは指数関数的に増大しました。グーグルは電子メールで、量子プロセッサが超複雑なランダムアルゴリズムを計算するのに200秒しかかからなかったのに対し、最速のスーパーコンピューターは1万年かかることを実証したときに、優位性が達成されたと述べた。
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それで、それは何をしますか？
実用的なアプリケーションに関する限り、なし。実行されるタスクは、このマイルストーンにとってそれほど重要ではありません。グーグルからのメールによると、マイルストーンが最初に起こったという事実がはるかに重要だという。ライト兄弟を例えとして引用しました。航空が可能であることを示すために、飛行機がどこに向かっているのか、どこで離陸して着陸したのかはそれほど重要ではありませんでしたが、飛行機はまったく飛べませんでした。
誰もが確信していますか？
IBMは、量子計算を従来のコンピューターでは実行できないというGoogleの主張に異議を唱えています。 IBMはブログ投稿で、Googleの研究者が説明した計算は、既存のコンピューターで10、000年ではなく2日半以内に達成できると主張しています。
ちなみに、IBM自体は木曜日に量子計算の飛躍的進歩を主張しました。 IBMのウェブサイトによると、IBMの研究者たちは、個々の原子の量子挙動を制御する上で画期的な進歩を遂げ、量子計算のための多用途の新しいビルディングブロックを実証しました。この論文はジャーナルScienceに掲載されています。 Googleの調査はNatureに掲載されています。
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次は何？
科学者たちは、エラーの検出や修正など、自分たちの仕事を改善しようとしています。カリフォルニア大学サンタバーバラ校は、この研究により、乱数を生成するための非常に現実的なツールがすでに実現されていると述べています。乱数は、暗号化されたキーを復号化のために保護するなど、さまざまな分野で役立つ可能性があります。これは、政府にとって厄介な問題になる可能性があります。
量子コンピューターは、いつの日か科学研究と技術に大きな進歩をもたらす可能性があります。獲得する立場にある分野の中には、人工知能と新薬療法があります。しかし、それはすべて遠い道のりです。
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