量子計算機能給社會帶來怎樣的變革?

2019/10/24


       作為繼人工智慧(AI)等之後的革新性技術而受到期待的量子計算機「超越超級計算機的日子」到來。美國谷歌宣佈成功完成了實驗,驗證此前屬於理論概念的量子計算機性能、迅速解答了最尖端超算需要1萬年的問題。美國IBM等也積極推進研究。迅速的進步遲早將給人類帶來前所未有的運算能力。這其中蘊藏著通過活用AI和預測金融市場風險等給社會帶來破壞性創新的可能性。

 

由谷歌開發的晶片

 

       谷歌在10月23日的英國科學雜誌《自然》上發表了成果,表示實現了「量子霸權」。谷歌的量子計算機用時320秒解出了最尖端的超級計算機需要約1萬年的計算問題。

 

       量子霸權指的是量子計算機解決對傳統計算機而言較為困難的運算問題的性能。谷歌被認為在全球首次實際驗證了理論上高於超算的運算能力。日本科學技術振興機構的研究員嶋田義皓表示,「將是載入教科書的水平,是名留青史的成果」。

 

       量子計算機根據「量子力學」這一物理法則運行。以往的計算機以「0」或「1」表示信息,而量子力學的世界可以出現「既是0也是1」的特殊狀態。

 

       通過採用這種機制的計算單位「量子比特(quantum bit)」,量子計算機能批量處理龐大的信息。運算次數大幅減少,時間顯著縮短。谷歌此次以製造隨機數的計算驗證了高於超算的性能。

 

       谷歌等啟動量子計算機的研究,是因為傳統計算機基於半導體微細加工的性能提高開始面臨極限。隨著AI等的問世,需要能處理龐大數據的計算機。

 

       達到50~100量子比特,開發正在轉向「噪聲中等規模量子(NISQ)」計算機。雖然尚無法用於廣泛運算,但越來越多觀點期待能改變經濟、産業和社會。

 

      有助於緩解交通擁堵

 

       由於運算能力不足而未能解決的難題很多。例如緩解城市地區的交通擁堵。現在,無數的車輛按各自的情況行駛,引發交通擁堵。短時間計算每輛車的行駛路線較為困難。如果使用量子計算機、向每輛車提出「不會引發交通擁堵的最佳路線」,有助於緩解擁堵。

 


 

       此外,基於AI的圖像和語言等的處理也能縮短時間和節能。發揮量子計算機的運算能力,還將推動根據個人體質而分別製造藥物的新型醫療誕生。

 

 

       IBM積極開拓量子計算機的「用途」。2016年該公司經由雲平臺向外部用戶公開了量子計算機。除了全世界超過15萬的註冊用戶之外,IBM還與德國戴姆勒和美國摩根大通等近80家企業等攜手推進研究。

 

       在日本,IBM在慶應義塾大學設有合作基地,有銀行和大型化學企業參加,如火如荼地開展劃時代的藥物、原材料的開發和金融市場風險預測等研究。

 

      存在密碼被破解的風險

 

       不過,量子計算機帶來的不僅僅是「光」。革新性技術有時會成為威脅。量子計算機被指出存在令網路社會從根本上動搖的風險。

 

       現在,通訊時對密碼等信息進行加密,即使是最新的超算,也需要很長時間才能破解,因此加密被視為「安全」。但量子計算機有可能破解這種加密。加密技術的討論也在推進。

 

       IBM的大型機上市是在1964年。傳統計算機在那之前存在約20年的黎明期。日本IBM的執行董事森本典繁指出,「量子計算機也處於這種階段」。

 

       在計算機的歷史上,時隔約70年開始出現革新的趨勢。真正的量子計算機的實用化仍有很多課題,但美國英特爾和中國阿里巴巴集團等也在推進開發,今後有望獲得突破性進展。

 

       日本經濟新聞(中文版:日經中文網)生川曉,張耀宇

 

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