量子コンピュータとは何か?【従来のパソコンとの違い&知られざるデメリット】


 

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最初に

今世界から注目の量子コンピュータ。桁外れの性能に国際的な大企業が次々と研究に参入したことでも有名だと思います。
本日は量子コンピュータとはどんなものなのか?量子コンピュータが私たちにどういった直接的な影響を及ぼすのか?量子コンピュータのメリットやデメリットなどを含めた情報をお届けします

量子コンピュータとは何か?

従来のコンピュータは0と1の二進数ですべての処理を行っていましたが、量子コンピュータでは0と1が限りなく共存するに近い状態にで多数の処理を同時多発的に行うことが出来るようになります。

少しわかりやすく説明すると、一人の人が一個ずつ高速で仕事を処理していくという従来のやり方(BIT)に対し、量子コンピュータでは100万人の人が同時に仕事をこなしていくというやり方(QUBIT)になります。差は一目瞭然だと思います。一人の人がどれだけスピードが速くても100万人のスピードに追いつくことが出来ないように、いわゆるBIT(一人で処理)という本来の概念がQUBIT(多数で同時に処理)に変わることで革新的な技術の変化が起きています。

具体的な例

すべての暗号方式の基本となっている方程式

M = p*q

を解くために

従来のパソコンでは28,000.000.000.000.000.000.000年かかる計算(t ~ exp(O(n^1/3log^2/3n)))も

量子コンピュータでは100秒(t ~ O(n^3))で終わることからどれくらいの差があるのか理解して頂けたかなと思います

量子コンピュータを開発している機関

Google

Microsoft

IBM

D-Wave 

名だたる有名企業が次々と参入しています。期待値が恐ろしく高い事がわかります。

量子コンピュータの長所

演算速度が速い(並列演算)

もし量子コンピュータが一般的な家庭に普及するようになれば、今私たちが普段使う量のデータ(動画やゲームのダウンロードなど)をダウンロードする時間が皆無に近い(0~0.1秒)状態になると予想されます。

開発速度が速い

2019年1月にすでにIBM社からQUBIT20個を装着した量子コンピュータが紹介されています

2019年3月にはgoogleの実験室でQUBIT72個を装着した量子コンピュータを用いた量子超越性の実証も行われています

 

量子コンピュータのデメリット

動作環境の制約が多い

-273度の温度を維持・電磁波及び振動による少しのダメージでも正常に動かなくなる可能性があるため、動作環境緩和技術の向上次第で民間企業や一般家庭向けに普及するかどうかが決まると考えられています。

稼働時間が短い

今現在2019年において稼働時間は1分から10分の間であると言われています。
量子コンピュータを作動させる時間の向上技術は必須といえるでしょう

量子コンピュータに最適化したプログラミング言語の不在

量子コンピュータの性能を最大限に活かす事が出来るプログラミング言語がまだ作られていません。量子コンピュータの開発段階が進むに当たって開発されていくと考えられますが、量子コンピュータに最適化したプログラミング言語が出てくるまではある程度の年月がかかる可能性があります

量子コンピュータが私たちに及ぼす影響

新薬開発

分子単位で大量にシミュレーション可能

必要な化合物の分子中にある元素と電子の性質を把握し、これらがどう作動するかシミュレーションすることが出来ます。すべての可能性を計算するのはしかし現在のスーパーコンピュータを用いても量子の世界をすべて計算することは時間がかかりすぎるためほぼ不可能だと言われています。しかし量子コンピュータの出現により莫大な量の計算を瞬時に出来るようになり、新薬開発に大きく貢献することが予想されています

人工知能開発の促進

数千億個のデータを整理し入力することが出来るため、AIの分野で大きく成果を上げることが出来ると予想されています

天気予報

空気の中にある分子レベル情報を解析出来るようになり、より正確な天気予報を得ることが出来るようになると言われています

最後に

量子コンピュータが私たちの手元に普及するには、少なく見積もっても数十年はかかるのではないでしょうか(個人的推測)

 

量子コンピュータを用いた新世代のゲーム体験が出来る日々もそう遠くはないかもしれません

 

私は量子コンピュータの潜在性が凄まじいと感じており、また色々調べてわかったことがあれば記事にまとめたいと思います


 

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