インフィニティソリューションズ株式会社ブログ

IBMの量子コンピュータが世界を変える(かも)

今実用的に使われているコンピュータは全てノイマン型といわれるもので、1ビットは0か1しか持ち得ないもの。これはずっと昔から変わらず、性能は飛躍的に伸びてきたとはいえ、基本的にはその形は変わっていないともいえる。一方夢のコンピュータとして1990年代頃から語られてきたものの1つが、非ノイマン型の量子コンピュータだ。こちらは1ビットにつき0と1の値を任意の割合で重ね合わせて保持することが可能なもの。これにより超並列計算が可能になるというものだ。

とはいえ、実用にはほど遠く、昔から量子コンピュータの言葉は耳にしても、いつのことやら、というのが現実であった。ところがこの量子コンピュータに動きがあった模様。FastComputerの記事より。

IBM’s Quantum Computers Could Change The World (Mostly In Very Good Ways)(IMBの量子コンピュータが世界を変える(大抵良い形で)

By using some other very strange physics (superconducting materials cooled to hundreds of degrees below freezing) IBM’s research team is trying to build some of the core components of a quantum computer, and has made big progress. They’re now saying they’ve made the quantum “bits” of information, also called qubits, live a lot longer before they essentially get scrambled. They’ve also worked out how to speed up the actual quantum computing circuit. IBM’s progress is so impressive that they’re now confident a quantum computer could be made sooner rather than later, perhaps as close as 15 years away.

その他の奇妙な物理学(零下何百度に冷却した超伝導材料)を使い、IBM研究所のチームは量子コンピュータのコアコンポーネントを作ろうとしており、大きな進展があった。彼らいわく、情報の量子ビット(qubitとも呼ぶ)が無秩序になる前に長い期間生きていることができたとのこと。また、実際の量子コンピュータの回路をスピードアップする方法を考えついた。IBMでの進展は非常に印象的で、量子コンピュータがそう遠くない将来、おそらく15年後ぐらいに可能になると確認している。

— そうか、まだ15年ですか。

2次元の超伝導量子ビット(出典:IBM Research)

Whenever it arrives, the world will change.

実現できれば、世界は変わる。

On a very simple level, this is because instead of asking a supercomputer to work with endless strings of “1”s and “0”s to calculate all the variables in, say, a global warming simulation (performing trillions of small math calculations one after the other to work out the dynamics of the climate over a period of hours or days) a quantum computer would be able to process much of the math at the same instant instead of sequentially. Which could reduce the compute time to a second or less. Which ultimately means better and more accurate models of the climate. Similar processing tricks could improve medical imaging, or maybe even simulations of your own particular disease’s spread, which may improve treatment.

非常に単純なレベルでいえば、グローバル警戒シミュレーション(数時間とか数日の気象の動きを処理するために何兆もの小規模な数値計算)内の全ての変数を計算するべくスーパーコンピュータに無限の「1」と「0」の処理を依頼する代わりに、量子コンピュータなら、逐次的ではなく多くの計算を一挙に処理することができる。これにより計算時間は1秒以下になるかもしれない。究極的には気象モデルはより精度高いものになることを意味する。同様に、医療画像処理や、特定の疫病の拡散シミュレーションなどが向上し、対処もよくなっていくことが考えられる。

And there are many ways this tech would touch your life on an everyday basis, as well. Tasks like image recognition in Google Goggles or voice recognition in Apple’s Siri rely on whisking your data off to a powerful computer, running it through a process, and sending you the results back (identifying that photo of a building as the Eiffel tower, or answering your question about the rain in Spain). These recognition problems are partly based on how good the recognition algorithm is, but also on how much time the computer can afford to spend on your problem. A quantum computer would work so swiftly that there would be no issues with spending more time trying to accurately understand your query, meaning we could reach near-perfect image and voice recognition. Perhaps even in real time, from a video feed. Imagine the sort of augmented reality tech that that would enable, with a head-up displayon your view of the world constantly delivering relevant info about everything you see.

この技術が日々の生活に様々な形で関係してくることが考えられる。Google Gogglesの画像認識やAppleのSiriの音声認識などのタスクは、データを強力なコンピュータに送り、処理し、結果を返送してくることに依存している(ビルの写真がエッフェル塔だとか、スペインは雨についての質問に対する答えなど)。この認識問題の一部は、認識アルゴリズムの出来に依存するが、またコンピュータがどの程度処理に時間を割けるかにも依存する。量子コンピュータは、問い合わせを正確に理解するために時間を割くのはまったく問題がないぐらい速く、すなわち、ほとんど完璧な画像認識や音声認識になることを意味する。おそらくビデオ画像からリアルタイムでも可能だ。拡張現実技術のたぐいにより、ヘッドアップディスプレイで見るもの全てについて関連情報を継続的に表示することが可能になる。

Then think about security–most encryption systems nowadays rely on clever math that means they couldn’t be cracked even by a supercomputer running for years. A quantum computer could try every single combination of passwords to crack the security in a single second, which is pretty terrible news. That’s going to force all sorts of changes with how we protect information, and yet it could also lead to more secure encryption, made by a quantum computer. There’s also the matter of surveillance: Recognizing every word of every phone conversation on the planet and identifying every single face on every CCTV image would defeat all of today’s supercomputer power…but maybe a quantum computer could do it. George Orwell would’ve loved that. Also on the dark side, ponder how insurance firms would use or abuse this phenomenal power (“our simulation says it’s 75% more plausible the accident was your fault”), or how worried nations could simulate social dynamics to try to predict crime.

セキュリティについても考えてみよう。今日のほとんどの暗号化システムは、頭のいい数学に依存しており、スーパーコンピュータが何年かかっても破れないことを意味している。量子コンピュータでは、単一のパスワードは一秒で破れるかもしれない。これは大変なニュースだ。これにより情報保護の方法がガラリと変えざるを得なくなり、量子コンピュータにより作られるもっとセキュアな暗号に向かうことになるかもしれない。また監視の問題もある。地球上の電話での会話の全ての言葉を理解し、あらゆるCCTV画像上の全ての顔を認識することは、現在のスーパーコンピュータが束になってもかなわないが、量子コンピュータなら可能かもしれない。Geroge Orwellが喜ぶだろう。またマイナス面として、保険会社がこの驚異的なパワーを活用するか誤用することになるか(「われわれのシミュレーションでは、この事故はあなたの過失であることの確からしさは75%です」)、犯罪を予知するために、国が社会行動をシミュレーションするのではないかという心配などを考えてみよう。

Next, on the lighter side, consider art. Or at least the movies. Look at computer graphics in films: The computers in render farms that companies like Pixar use to make Bravetake hours to put together a single frame, and that limits how truly amazing the image can be made. A quantum computer could tackle a render of today’s Pixar movies in a blink of an eye. And that has all sorts of implications, maybe meaning CGI actors could be even more realistic.

次にプラス面としては、芸術だ。あるいは少なくも映画だ。フィルムのコンピュータグラフィックスを見よ。Pixarなど、レンダリングを行っている企業のコンピュータは、単一のフレームを作るのに何時間も要しており、これが本当に良い画像を作る際の制約事項になっているのだ。量子コンピュータなら今日Pixarの映画のレンダリングなど、瞬きしている間に完了できる。これは様々なことを意味し、ひょっとするとCGIアクターはもっとリアルになるかもしれない。

Which leads on to artificial intelligence–a sci-fi promise that’s so far been very difficult to make real, although IBM’s Watson has recently wowedeveryone. What if quantum computing suddenly enabled such swift, complex calculations that a system like Watson or Siri could talk back to you convincingly, reading the nuances in your voice enough to ask, as a friend might, if you’re a little stressed today and wondering if they could help?

人工知能にもつながっていく。人口知能は科学フィクションであって、現実のものにするにはこれまでのところ非常に困難である。IBMのワトソン研究所が最近みんなを驚嘆させはしたが。量子コンピュータが突如、ワトソン研やSiriのようなシステムがすぐに返答し、友達のように声のニュアンスまで読み取り、高速に複雑な計算をなしえるようになれば、今日よりストレスが減り、役に立つのであろうか。

— ワトソン研というのは、「ジェオパディ」というアメリカのクイズ番組に出て、一般人と同様、クイズに答えていくというもの。時間制限内に、クイズの内容を音声認識して、答えをはじき出さねばならないのだ。残念ながら賞金は947ドルだったらしい。まだまだ完璧ではないのだ。

Quantum computers won’t necessarily be able to speed up solving every class of problem you throw at them, but it’s undeniable that they’ll change modern life in many ways, at times small, at others great. As for questions on life, the universe, and everything? Those still require the human element to try to answer.

量子コンピュータは全ての問題を高速に解けるわけでなない。しかし、様々な形で大なり小なり現代の生活を変えることは間違いない。人生、宇宙、あらゆるものに関する問いに対してでも?いいや、その答えには人間という要素がまだ必要だ。

— 量子コンピュータが物理的に出来ても、それを活用するソフトウェアは必要だし。まだ先ですね。