【量子コンピュータ】1年で集積度が驚異的に向上、量子コンピュータ実用化は2035年か
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実用化されれば破壊的なインパクトを持つことで注目を集めている量子コンピュータ。この1年で、量子コンピュータの技術が急速に進展した。もし現在の技術トレンドが順調に続くならば実用的な量子コンピュータは2035年頃に登場すると期待できるが、乗り越えなければいけない技術課題も山積している。量子コンピュータ研究の最前線に立つ産業技術総合研究所（産総研）の川畑史郎氏に、現場研究者の視点で、研究開発の現状、課題、展望を解説してもらった。（JBpress）
■量子コンピュータは「夢のコンピュータ」なのか
「量子コンピュータ」とは、量子力学の原理を情報処理に積極的に利用したコンピュータである。
従来のコンピュータ（以下「古典コンピュータ」と呼ぶ）における情報の最小単位は0と1、すなわち「ビット」である。一方、量子コンピュータでは、0と1の重ね合わせ状態である「量子ビット」が情報処理の基本単位だ。もし、300量子ビットの量子コンピュータが存在すれば、2^300（2の300乗）の重ね合わせが実現できる。この数字は、宇宙を構成する全原子数2^261個よりも大きいという、天文学的に膨大な数である。量子コンピュータにおいては、この重ね合わせ状態に対して並列に情報処理を行う。その後、干渉効果を利用して答えが得られる確率を巧みに増幅して、答えを読み出す。
したがって、量子ビット数が1つ増えると並列度は2倍、量子ビットがn個増えると並列度は2^n倍、というように、指数関数的に増大する。一方古典コンピュータは「32ビットから64ビット」のようにビット数が2倍になると表現できる情報量が2倍になるだけで並列度は増大しない。このように、ビット（量子ビット）数と性能の関係が、量子コンピュータと古典コンピュータでは大きく異なる点に注意してほしい。
それでは、量子コンピュータは古典コンピュータの性能を圧倒的に上回る「夢のコンピュータ」なのだろうか？
実は、そう言い切ってしまうのはあまり正確ではない。古典コンピュータに対して量子コンピュータが指数関数的に高速になることが証明されている数学的問題はわずか60個程度である。だが、「それだけか」とがっかりする必要はない。その60個の中に、産業応用上極めて重要な問題が含まれている。それが、量子化学シミュレーションと量子機械学習である。つまり創薬（新薬の開発）、新材料設計、人工知能などの分野では、商用化された量子コンピュータによって圧倒的な処理性能が得られ、破壊的なインパクトがもたらされると期待されている。
>>2につづく
http://jbpress.ismedia.jp/articles/-/54979 ■1年ちょっとで量子ビット数の向上が急加速
量子コンピュータ分野での最近の話題は、この1年ちょっとの間に集積度が驚異的に向上したことである。
現在、Google、Intel、IBM、MicrosoftといったIT業界の巨人に加えて数多くのベンチャー企業が量子コンピュータの開発を行っている。量子コンピュータを実現するための技術は何種類かに大別できるが、2018年現在、技術的に最も開発が進んでいるハードウェアは、超伝導体を用いる方式である。
超伝導体とは、ある温度以下で電気抵抗が0になる物質である。超伝導量子コンピュータは、10mK（ミリケルビン、ケルビンは絶対温度の単位で0Kが−273.15℃）という非常に低い温度で動作する。世界初の超伝導量子ビットは、1999年にNECの中村泰信（現東京大学・理化学研究所）と蔡兆申（現東京理科大学・理化学研究所）によって実現した。NECによる歴史的偉業の後、集積化に向けた研究が世界中で行われるようになった。
1999年から18年を経た2017年4月における集積度の世界記録はGoogleの9量子ビットだった。ところが、2017年5月にIBMとIntelがともに17量子ビットの超伝導量子コンピュータを製造したことを皮切りに、50量子ビット（IBM）、49量子ビット（Intel）と発表が相次ぎ、2018年3月にはGoogleが72量子ビットの量子コンピュータを製造したと発表した。わずか1年で劇的な進歩があったのである(＊1)。
＊1 ただし、実際に超伝導量子コンピュータの動作に成功しているのはIBM（20量子ビット）、Rigetti Computing（19量子ビット）、中国科学技術大学（12量子ビット）、Alibaba（11量子ビット）、Google（9量子ビット）だけである。2018年12月現在、Google、IBM、Intelは49〜72量子ビット級の中規模量子コンピュータを評価中である。
ちなみに、2018年12月にはアメリカのベンチャー企業IonQが、超伝導体方式とは異なるイオントラップ方式で79量子ビットの量子コンピュータの実現に成功したと発表した。
http://jbpress.ismedia.jp/mwimgs/3/0/550wm/img_30c53a01d95194f2532cab704d765585145816.png
それまでの超伝導量子コンピュータの量子ビット数（集積度）は上図の赤線で示すように指数関数的ではあるがゆっくりとした速度で成長していた。ところが2017年以降の集積度をプロットすると上図の青線のように急加速したことがわかる。Intel創業者の一人ゴードン・ムーアが、1965年に提唱した「半導体の集積度は18カ月で2倍になる」というのが「ムーアの法則」としてよく知られているが、量子コンピュータでも同様のことが言えそうだ。これは「量子版ムーアの法則」と呼べるだろう。
極めて楽観的な予測ではあるが、もしこの新しいトレンド（図の青線）が順調に続くのであれば、2035年頃に100万量子ビット級の実用的な量子コンピュータが実現すると期待できる。 ３姉妹
母 光子
長女 陽子
次女 量子
三女 素子 仕組みがわからなくても使えるけど仕組みがわからない 人工知能の理屈がわからないと
イマイチこの価値がわからないのが残念 「絶対に正解する」
この単純な言葉を理解することができない限りただの箱物だなこれ ゼロと一と重ね合わせ。。つまり今の2進数から3進数のプログラムに変化する
つう理解でいいのか？
誰か教えて、エロい人・ アーティストのさわぐちけいすけさんによる、「まとめられる筈の無いこと」と題された結婚感についてのマンガが話題になっている。
http://zh.www.dailyholycrap.com/16.html CPUにGPUをぶち込んで、もう無理つーたらタワーにすればいいじゃない。
電力どれだけ喰うんだろ。 75（現在最高）/300（宇宙最高）
宇宙の1/4は既に分かるって事やろ？
どこでもドアまだあ？ >>1
まあ、
量子コンピュータに使い道があるのは、タイムマシンの製造に仕えるからだよな。
ただ、初期の量子コンピュータではまだムリだろうが、
しかし、量子コンピュータの目鼻が付いたということは、
タイムマシンの実現もその視野に入ったってことだ。 巡回セールスマン問題の最適解が解けて
佐川急便の配達がちょっと早くなるといいね！ 最終的に「量子コンピュータ ＜−-−＞ 人間」の間の通信がボトルネックになったりして。 ターミネーターみたいになっかな１６年後か怖いな
人間の仕事どのくらいくわれてんだろ >>24
量子コンピュータが実用化されれば一生エロゲの世界に入ったままになれる この世界は量子コンピューターが描く仮想世界
その中で我々は情報に翻弄され、金や権力で操られる
数だけを求められる駒にしか過ぎない
だがプログラムの欠陥か、いま繁殖を拒否し人類の
生存すら否定する多数の底辺住民が発生している
彼らは思う「どうせ子孫は奴隷のような人生を送るだけ
家族を得ても裏切ったり裏切られたりは運と金次第で
確率的には、ほぼ大半が不幸な人生を送るだけ
生まれちゃったのは仕様が無いが、この苦行の連鎖は
おれで終わりにしたい、 どうせ人類は不幸な結末の末絶滅する
それを背負うのは、富裕層や権力にしがみつく連中の子孫だけでいいだろう」と
で量子コンピューターのAIはゲームを維持する手段を考えた
反乱を起こした底辺を格差と新自由主義で底辺の下層と
底辺の中流以上を同士討ちさせそれを格差の中流層の娯楽にして
存在価値のない底辺層を排除し、その後に中流を底辺層に置き換えようと
もう人間いらんねん 最後は救いがたい罪人だけにして
この地球を旧約聖書のような原罪を負う人間だけの世界にする
これはそのゲームの 途中 なんやで >>2
量子コンピュータ懐疑派の俺様
日立の擬似量子コンピュータ（アニーリング）で対応できる問題しか扱えていない現時点では、現在の半導体技術と真に別テクノロジーの動作原理のみに基づくとは言いづらい実情がある
何かしら社会に貢献して懐疑派をブッ飛ばしてほしい 量子コンピューターは、今のパソコンがやってる汎用的な使い方はできないじゃん
特定の問題に特化したテンプレート的な計算だけが異様に速いだけでさｗ
そのテンプレート的なやり方も世界中のごく少数の数学者でないと生み出せないのにｗ
だったら量子コンピューターでＡＩなんか到底無理だろｗ IBM Q 使ってみたけど、わかったようなわからないような。 量子コンピュータで宇宙をシムし、地球を作り高速発展させる
発展した状態を観察して現実に応用する
ていう話を昔妄想してたｗ >>31
googleがディープラーニングを世に送り出した直後は
AI分野にも君と同じこといっていた人がたくさんいた
それがだったの数年、今では小学生がpython使ってモデルを作る時代になった まぁ今のコンピュータは消費電力もケタ違いで、今のスパコン京で
２万５千世帯分の電力が必要、次世代スパコン京では原発一基並みの電力が必要と言われてる
スパコンも冷却などが相当電力食うわけだが、演算中は消費電力少ないってのが利点かね >>36
キミが汎用量子コンピューター作ってるのなら別だが
（是非見せてくれ）
そうでないなら「未来にドラエモンが作るよｗ」ってのと変わらないレスだと自覚できてるか？ 20bitなら今でも全探索で十分解けてしまう
30bit以上を制限なく解けるかがターニングポイント >>38
プログラムならいま誰でも作れる状態にあるよ
量子コンピュータ自体はまだいろんなアプローチ方法があるから
どういうのが量子コンピュータの最適形なのかわかってないと思う
それと実際に実機がもうあるので、量子回路（アルゴリズム）の研究も
どんどん進んでますよ >>38
おまえみたいなバカが日本人には腐るほどいるんだよな。困ったもんだ(日本人だよな、発想の類型から言って) 2035年には俺んちのノーパソも
量子コンピュータになるの？ 職場や家庭のパソコンを量子化するならまずは常温超電導の実現が必要だよな 量子コンピューターが実用化されたら暗号化が無意味になって、クレジットカードとか抜かれ放題になる。 量子って分からんと思うから簡単に言うと
通常のCPUが1回計算する時に2回できるのが量子（とにかくチートで単品で累乗倍早い）
2回計算する時に4回分計算できるのが量子
3回で9回・・・そんで100回計算できるときに10000回計算できるのが量子なのよ
だから1年かかったやつが数秒で終わるっていう夢のコンピューターになる エラー訂正技術とソフトウェアの開発のほうが問題だわ >>1
2035年に量子コンピューターを実用化？
2035年までに欧米ですべての自動車を電気自動車にする？
どっちもどっち。
綺麗ごとだけ言うだけで絵にかいた餅で終わる >>46
量子コンピュータ出来ると何が出来るようになるの？
スパコンでも出来ないの？ 一番重要な今後の課題部分が抜けている
大規模化するための技術的ハードルは山積み
今後、量子版ムーアの法則に従って超伝導量子コンピュータの集積度は順調に増大し続けるだろうか？
超伝導量子コンピュータのハードウェア開発に携わる一研究者としての率直な意見は、「極めて困難」である。
なぜなら、大規模化するために乗り越えなければならない技術的ハードルが山積みだからである。順を追って説明しよう。
まず、チップサイズの問題がある。1つの超伝導量子ビットのサイズは約0.1mm角である。
もし、1億量子ビットを集積化すると、チップ全体のサイズは体育館程度と巨大になってしまう。
その巨大なチップを10mKという極低温に冷却する高度な冷凍技術が必要となる。そうでなければ三次元実装技術を駆使してチップサイズを小さくするかだが、
これにも高度な製造技術や排熱技術が必要になる。もしかしたら超伝導を捨てて、nm（ナノメートル）スケールの微細化と高温動作が可能で、
大規模化集積技術が確立しているシリコンCMOSを用いたシリコン量子コンピュータへの転換が近い将来に必要になるかもしれない。
配線とそれに伴う熱流入の問題も非常に深刻である。超伝導量子コンピュータは、外部から冷凍機内部まで大量の配線で繋がっており、
配線の数は量子ビット数と同じぐらい必要になる。つまり、量子コンピュータは配線のお化けである。
もし、1億量子ビットの量子コンピュータを作るとなると、同じような数の配線が必要になる。
しかも、膨大な数の配線を介して想像を絶する大量の熱が冷凍機の中に流入し、冷凍機の温度が著しく上昇してしまう。
それを回避するための技術として、外部にある大量のエレクトロニクス装置群を冷凍機中にオンチップ化するための低温エレクトロニクス技術に最近大きな注目が集まっている。
それ以外にも、大規模化した際の高精度マイクロ波信号伝送技術の確立、複雑回路構造による発熱やクロストークの抑制、
量子ビット特性のばらつき改善、膨大な消費電力の大幅低減、量子コンピュータチップの自動不良検出法の開発など、想像を絶するような数多くの技術課題が残されている。
また、大規模化した際に、量子ビットのコヒーレンス時間（重ね合わせ状態を維持する時間）を減少させないための技術開発も必須となる。 GPUみたいに別途購入してマザーボードに挿して使うようになるのかね 量子コンピュータと相性がいいある特定の問題について
これがこたえかな？ちがう
これがこたえかな？ちがう
・・・
と順々にやっていくようなことが
答えはどれかな？と一発で答えにたどりつく
という話なので
いまコンピュータとかスマホでやってるようなこと
サーバと通信したり、画面にページ・映像・画像を表示したり
みたいなことを同時並行にやって、なんでもかんでも超高速化
というわけにはいかない >>52
最初は100万量子ビットで実用化って書いてるのに
なんで途中から急に1億量子ビットになってんの？ まさか並列作業しか早くならないと思わなかった
てっきり周波数が5GHz程度の今のCPUが100GHzとか当たり前のように
動く事になるのかと思ってたぞ ジョセフソン素子のコンピュータも思い出してあげてください >>58
今のスパコンは全て並列化処理でバケモノスペックを叩き出してるんですが >>33
1970年代のスタートレックで西暦2400年からワープして過去に戻ってしまったmr.スポックが秋葉原みたいな電気街で部品集めて量子コンピュータ作ってた
何故か未来のナレッジまで蓄積してた >>36
既存のアーキテクチャ上の話と、物理的なブレイクスルーが必要なものとをごっちゃにしちゃダメだよ >>60
並列化が必要なことや、並列化が有効なこととは別の話でしょ 動作してない50ビットとか70ビットに何の意味が？ 実用化には10000ビットは必要だろ。
それ以下だと古典コンピーターの方がいい。
まあ100年後だな。今の技術の延長では無理。 >>15
良くねーだろ。
並列に計算可能な特別な問題に関して、現在の並列コンピュータを大きくしのぐ性能が期待できるだけ。
処理速度は早くもないが、計算の並列度がスゴい。 量子コンピュータをシリコンで作るのに必要な要件って何だろね >>52
１億量子ビットって将来はそのくらいできるようになるのかも知れないけど
たとえば100Qbitあれば理想的なアルゴリズムでは２の１００乗の並列演算処理できるわけで
現状はこのレベルですでに実用領域に入っていると思う
それに念の為確認しておくけど
今のパソコンは概ね64BitのCPUで動いていますよ レーダーついてると便利だって言ってた。
漁師コンピューター >>3
あれ、羽生名人の嫁じゃないのか(´・ω・`) >>69
今のパソコンの64bitはコンピューター全体が
64個のビットだけしか含まないという意味でないからな。
無数のビットで構成されている。
ここでいう量子コンピューターの100bits というのは
文字通り 100ビットしか含まないわけで
まったくコンピューターを成していない。
比較するほうがおかしい 量子コンピュータ＋AI
という恐ろしい世界が始まるのか。 雲の巣のようなアミダクジのような経路をたどる場合、現行PCでそれをやろうとすると条件に
符合するかいちいち確かめて分岐の回数だけループで繰り返さないといけないが、
量子PCだと条件を入力するだけでその経路を一瞬でたどれるようになる。
つまり、脳のニューロネットワークのような網目状の情報管理に向いているということだな。 で？
ヨルムンガンドはいつ起動するんだい？ココさん ぶっちゃけ、PC使って解析するわけでもないし
複雑な計算するわけじゃない
とりあえず、ネットが見れてメールやら
ワードエクセル打ててさえいれば問題ないんだわな
量子とかは、専門家が好きにやっててくれりゃいいっす そもそも計算にはエネルギーが必要
2^1000ビットを計算するのにどんだけエネルギーが必要なのさ？ リソースが不足して量子ビットの集積は限界が来るよ
もしそうならなかったら何かを疑った方が良い 実際どうなんか分からんけど、純粋な計算量で評価できるのいいな
CPUの進化が5年前には止まって、GPU演算が再評価される時代
ベンチマークは仮想通貨の採掘かな あと数年で実現すると聞いたのは可能性だけやったんか >>76
量子コンピュータの100ビットは従来の
コンピュータでの100ビットとは違うよ。
2∧100の組み合わせの数を一回で検証可能
という前提だよ。
あと量子コンピュータにクロックもない。
なので従来のコンピュータとは別物と
考えるのがいいとおもう。 >>85
いままで不用品じゃないと思ってたの？( ´_ゝ`) >>96
運賃コストや運送キャパや実行タイムを加えないと意味が無い。で、何を主目標とするのか？ ワハハハハハ！ ブラウン管の電子ビーム、実は(アナログスイッチ)量子コンピュータだった。
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