マイクロソフト、世界初のトポロジカル量子コンピュータの開発を目指す

新たな研究により、量子コンピューターは、少なくとも量子ビット数が少ない小規模では実現可能だということが示されており、マイクロソフトは量子コンピューターに大きく賭ける企業の一社として台頭している。

新たな量子時代が間もなく到来するかもしれない

マイクロソフト、グーグル、IBMなどの大企業が量子コンピューティングに多額の投資を始めている理由は、大きな可能性を秘めた、すでに注目されている投資分野である機械学習に、量子コンピューティングが大きな弾みを与える可能性があるからだ。

新たな「テクノロジー戦争」は、機械学習に関するノウハウと計算リソースを最も多く持つ者が勝利する可能性が高いでしょう。量子コンピュータは、一部の機械学習プレイヤーに、量子コンピュータを持たないプレイヤーに対して大きな優位性を与える可能性があります。

量子コンピュータは機械学習の計算能力を向上させるだけでなく、既存の暗号を事実上すべて解読するためにも利用される可能性があります。そのため、Chromeなどのブラウザに量子耐性のある暗号アルゴリズムを実装する取り組みはすでに進行中ですが、これらの新しいアルゴリズムはまだ実証されていません。

暗号研究者が新しいアルゴリズムが安全に使用できるのか、あるいは解読可能なのかを見極めるには、少なくともあと数年はかかるだろう。Googleは既に数年以内に約50量子ビットの汎用量子コンピュータを実現すると約束しているが、既存の暗号に実質的なダメージを与えるには、おそらくあと数世代かかるだろう。

量子コンピュータは分子のシミュレーションにも利用でき、医薬品研究の精度を大幅に向上させることができます。最終的には、医薬品の精度と効果が向上し、ターンアラウンドの大幅な短縮によりコストも削減されます。

「これらのコンピューターを、いわゆる物理システムの材料科学に応用できる真のチャンスがあります」と、初のトポロジカル量子コンピューターとその上で動作するソフトウェアを開発するための新たな科学・工学的取り組みを率いるトッド・ホルムダール氏は述べた。「こうした問題の多くは従来のコンピューターでは解決不可能ですが、量子コンピューターなら妥当な時間内に解決できると考えています」とホルムダール氏は説明した。

Holmdahl 氏はこれまで、Xbox、Kinect、HoloLens プロジェクトを純粋な研究から実際の製品へと変える上で重要な役割を果たしてきました。

マイクロソフトのトポロジカル量子コンピュータ

マイクロソフトは、エニオンと呼ばれる2次元粒子を使う「トポロジカル」な量子コンピュータを構築するつもりだ。エニオンの世界線は互いの周りを回り、3次元の「編み紐」（3次元にはエニオンの2つの空間次元と1つの時間次元が含まれる）を形成する。

トラップされた量子粒子を用いる他の量子コンピュータとは異なり、トポロジカル量子コンピュータはより安定した量子ビットを生成すると考えられています。安定した量子ビットは実用的な量子コンピュータにとって不可欠であるため、安定した量子ビットの作り方は過去数十年間、量子研究の大部分を占めてきました。

「トポロジカルなデザインは環境の変化による影響を受けにくい」とホルムダール氏は指摘する。

マイクロソフトは、量子コンピューティングのソフトウェアがハードウェアと同様に重要になることを認識しており、既に量子コンピューター向けソフトウェアの開発に取り組んでいます。ソフトウェアこそが、量子コンピューターを実用化するために必要なあらゆる「キラーアプリ」を実現するのです。量子コンピューティングの活用を加速させたいプロジェクトの中には、すぐにわかるものもあれば、実際に試してみなければわからないものもあるでしょう。

「私の推測では、40年代や50年代に最初のトランジスタについて考えていた人たちは、それがどのように使われるのか必ずしも分かっていなかったと思います。そして、私たちも少しその状況にあると思います」とホルムダール氏は付け加えた。

マイクロソフトは、初のトポロジカル量子コンピュータを開発するため、デンマーク、オランダ、スイス、オーストラリアのトップ大学から複数の量子コンピューティング専門家を招聘しています。マイクロソフトは、彼らの理論研究と自社のエンジニアリング専門知識を組み合わせることで、トポロジカル量子コンピュータをより迅速に開発できると期待しています。

ルシアン・アルマスは、Tom's Hardware USの寄稿ライターです。ソフトウェア関連のニュースやプライバシーとセキュリティに関する問題を取り上げています。