コンピューティング パワーは危機に瀕しています。コンピューターが導入されてからの傾向を続けても、2040 年までに、量子コンピューティングを解読できない限り、世界中のすべてのマシンに電力を供給する能力はありません。
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量子コンピューターは、従来のコンピューターよりも高速で堅牢なセキュリティを約束しており、科学者たちは何十年にもわたって量子コンピューターの作成に取り組んできました。
量子とは何ですか?
量子コンピューティングは、従来のコンピューティングとは根本的に異なる点が 1 つあります。それは、情報の保存方法です。量子コンピューティングは、重ね合わせと呼ばれる量子力学の奇妙な特性を最大限に活用しています。これは、1 つの「ユニット」が、従来のコンピューティングに見られる同等の情報よりもはるかに多くの情報を保持できることを意味します。
情報は「 ビット 「状態」 1 」または「 0 、」は、オンまたはオフになるライト スイッチのようなものです。対照的に、量子コンピューティングには、「 1 、」 0 、」または 2つの状態の重ね合わせ 。
重ね合わせを球と考えてください。 ‘ 1 'は北極に書かれており、' 0 ' は南に書かれています — 2 つの古典的なビットです。ただし、量子ビット (または量子ビット) は極の間のどこにでも見つけることができます。
同時にオンとオフを切り替えることができる量子ビットは、情報がより効率的に保存および処理される革新的で高性能なパラダイムを提供します。 クエイリン・チウ チウ博士は、マサチューセッツ工科大学で材料の量子力学的挙動の研究者でした。
1 つのユニットにはるかに多くの情報を保存できるということは、量子コンピューティングは、現在使用されているコンピューターよりも高速でエネルギー効率が高いことを意味します。では、なぜ達成が難しいのでしょうか。
量子ビットの作成
量子コンピューターのバックボーンである量子ビットは、作るのが難しく、一度確立されると制御がさらに難しくなります。科学者は、量子コンピューターで機能する特定の方法でそれらを相互作用させる必要があります。
研究者は、超伝導材料、イオン トラップに保持されたイオン、個々の中性原子、さまざまな複雑さの分子を使用してそれらを構築しようとしました。しかし、それらに量子情報を長期間保持させることは困難であることがわかっています。
関連項目を参照して、自分の PC を構築する方法を参照してください。
最近の研究では、MIT の科学者が新しいアプローチを考案し、量子ビットとしてちょうど 2 つの原子でできた単純な分子のクラスターを使用しました。
論文の筆頭著者である Martin Zwierlein 教授は、2017 年に Alphr に語った.分子は、原子、イオン、超伝導量子ビットなどの他のシステムよりも非常に有利な特性を持つ、量子情報のキャリアとして長い間提案されてきました。などです。ここでは、このような量子情報を超低温分子のガス中に長期間保存できることを初めて示します。もちろん、最終的な量子コンピューターは計算も行う必要があります。たとえば、いわゆるゲートを実現するために、量子ビットを相互に作用させます。 Zwierlein 氏は続けましたが、最初に、量子情報を保持することさえできることを示す必要があります。
MIT で作成されたキュービットは、以前の試みよりも長く量子情報を保持していましたが、それでも 1 秒しか保持されませんでした。この時間枠は短いように聞こえるかもしれませんが、実際には、これまでに行われた同等の実験よりも 1000 倍も長いです、と Zwierlein 氏は説明します。
さらに最近では、ニューサウスウェールズ大学の研究者が、量子コンピューティングへの推進において重要なブレークスルーを達成しました。彼らは、電子とリン原子の核を使用する、フリップフロップ量子ビットと呼ばれる新しいタイプの量子ビットを発明しました。それらは磁気信号の代わりに電気信号によって制御されるため、配布が容易になります。 「フリップフロップ」キュービットは、電場を使用して電子を核から引き離し、電気双極子を作成することによって機能します。
量子ビットを超えて
ただし、科学者が理解する必要があるのはキュービットだけではありません。また、量子コンピューティング チップを成功させるための材料を決定する必要もあります。
ちゅの 論文 、2017 年初めに公開された、量子コンピューティング チップの基礎を形成する可能性のある材料の超薄層を発見しました。この研究の興味深い点は、適切な材料を選択し、その独自の特性を見つけ、その利点を利用して適切な量子ビットを構築する方法です。
ムーアの法則は、シリコン チップ上のトランジスタの密度が約 18 か月ごとに 2 倍になると予測していると Chiu は Alphr に語った。ただし、これらの段階的に縮小されたトランジスタは、量子力学が重要な役割を果たす小規模なスケールに最終的に到達します。
Chiu が言及したムーアの法則は、1970 年に Intel の共同創設者である Gordon Moore によって開発されたコンピューティング用語です。コンピューターの全体的な処理能力は、約 2 年ごとに 2 倍になると述べています。 Chiu 氏が述べているように、チップの密度は低下します。これは、量子コンピューティング チップが解決できる可能性がある問題です。
量子コンピューティングは究極のベーパーウェアですか?
ベーパーウェアとは？
用語を聞いたことがない場合 ベーパーウェア 、これは本質的に、宣伝されているがまだ利用可能になっていないか、または利用可能になっていない可能性のあるソフトウェア関連製品です。例としては、大量に売り出されたものの、日が暮れることのなかったソフトウェア製品があります。
人々は何十年にもわたって、量子コンピューターの影響や、ビジネスや研究環境におけるさまざまな進歩について楽観的な予測を立ててきましたが、量子コンピューターの夢の実現にどの程度近づいているのでしょうか?この状況は将来のベーパーウェアの予測ですか、それとも何かの役に立つのでしょうか?
私たちは、 量子コンピューティングの現実 別の記事で。要約すると、量子コンピューターは、今後 1 年か 2 年で、従来のコンピューターよりも非常に非現実的な計算を高速に実行する可能性があります。ただし、それは簡単なプロセスではなく、日常の消費者にとって安価でも有益でもありません。
