5,401 文字
マイクロソフトが全てを変える可能性を秘めた量子チップを発表しました。マヨラナ1と呼ばれるこのプロセッサは、100万量子ビットまでスケールアップが可能で、地球上のどんなスーパーコンピュータでも解けない問題を解決できるとされています。もしこれが実現すれば、量子コンピューティングは未来の理論から、わずか数年で実世界へのインパクトを与えることになるでしょう。
ここで少し立ち止まって、マイクロソフトが具体的に何を発表したのかについて説明しましょう。基本的に、彼らはマヨラナ1、あるいは世界初のトポロジカル量子ビットを搭載した量子処理ユニット（QPU）と呼ばれる革新的なデバイスを発表しました。これは、トポロジカル伝導体として知られる特殊な材料を中心に構築されています。日常会話では聞いたことがないような新しい用語かもしれません。
トポロジカル伝導体が重要なのは、マヨラナ・ゼロモード（MZM）と呼ばれる特殊な準粒子の生成を助けるからです。マヨラナ粒子は約1世紀もの間、教科書で予測されていただけの純粋に理論上の存在でした。しかし、マイクロソフトは半導体のインジウムアーセナイドと超伝導体のアルミニウムを組み合わせ、絶対零度近くまで冷却し、磁場を加えるというアプローチにより、ナノワイヤー上でマヨラナ・ゼロモードを必要に応じて出現させることに成功しました。
各ワイヤーの両端にMZMが現れ、これが量子ビットの基本要素となります。これがなぜ重要なのでしょうか。このマヨラナベースの量子ビットは、他の多くの量子ビットと比べてより安定していて、エラーが発生しにくいとされています。エラー訂正は量子コンピューティングにおいて非常に重要な課題です。なぜなら、数千から数百万の量子ビットを扱い始めると、環境中のノイズや干渉が計算を大きく狂わせる可能性があるからです。
マイクロソフトの大きな主張は、トポロジカル量子ビットがハードウェアレベルでエラー保護を組み込んでいることです。これにより、これらの量子ビットは迷走電子、電磁放射、そしてあらゆる種類の環境による妨害に対して耐性を持つことになります。新しい測定アプローチも非常に優れています。通常、量子演算を実行するには、カスタムアナログ信号で量子ビットを非常に正確な角度で回転させる必要があります。しかし、これらのトポロジカル量子ビットでは、複雑なアナログ制御を必要とせず、デジタルパルスを通じて、まるでスイッチのオンオフのように量子状態を測定できます。
その方法は、マヨラナナノワイヤーの各端を量子ドットに接続することで実現されます。量子ドットは基本的に微小な半導体デバイスです。ドットのキャパシタンスの変化を測定することで、電子数が偶数か奇数かに依存する量子ビットの状態を判定できます。彼らはマイクロ波を使用してこの変化を検出し、電荷の差が十分に大きいため、信頼性の高い測定が可能です。当初、測定において約1%のエラー確率が観察されましたが、これは大幅に低減できると確信されています。
もう一つの注目すべき点は、マヨラナ1チップ上に8つの量子ビットを配置したことです。100万量子ビットという目標と比べると8は小さな数字に聞こえるかもしれませんが、これは基礎となるものです。マイクロソフトは、このアプローチを用いて、これらのテトロンデバイス（単一量子ビットユニット）をアレイ状に並べることができると考えています。最終的には4×2のアレイから27×13のアレイへと拡大し、完全な耐障害性を持ち100万量子ビットを扱えるシステムの実現を目指しています。
マイクロソフトによれば、100万量子ビットチップを手に入れれば、自己修復材料の設計、有害な汚染物質を分解する触媒の発見、あるいは農業に役立つ新しい酵素の発見など、あらゆる種類の巨大な計算問題を解決できるとしています。これは単なる技術的な空想ではありません。マイクロソフトは、彼らのアプローチに対する強力な検証として、国防高等研究計画局（DARPA）を引用しています。
DARPAは「実用規模の量子コンピューティングのための未探索システム（US2QC）」というプログラムを持っており、実用的な規模の力を実現できる量子ソリューションを業界全体から探しています。マイクロソフトは、このプログラムの最終フェーズに進んだ2社のうちの1社であり、DARPAと協力して耐障害性プロトタイプと呼ばれるものを構築する契約を結んでいます。これは完全な商用システムへの足がかりとなるものです。
この革新的な breakthrough は既に量子の世界に衝撃を与えており、AIは今までにない速さで産業を変革しています。そのため、私たちはgrowth schoolと提携して価値あるものをお届けしています。2024年と2025年初頭は予測不可能で、仕事は来ては去り、経済的な安定は保証されません。そのため、複数の収入源を持つことは賢明なだけでなく、不可欠なものとなっています。
AIは助けとなり得ます。適切なスキルがあれば、月額1万ドルの追加収入を得ることも可能です。始め方について疑問をお持ちの方のために、growth schoolは素晴らしいものを用意しています。25以上の強力なAIツールの使用法を学べる3時間の実践AIトレーニングを提供しています。通常は有料ですが、最初の1,000人のAI Revolutionの視聴者は、説明欄のリンクを使用して無料で参加できます。
さらに、登録するだけで500ドル相当のボーナスリソースを入手できます。トレーニングには、就職活動のヒント、給与交渉、Excelの習得、コンテンツ作成など、あらゆるものが含まれています。これは技術の専門家だけのものではありません。金融、営業、マーケティング、HR、あるいは学生であっても、このトレーニングは役立ちます。growth schoolはすでに何百万人もの人々のレベルアップを支援しており、AI主導の世界で先を行くチャンスになるかもしれません。
興味がある方は、以下のリンクをクリックして無料の枠を確保してください。また、growth schoolのWhatsAppコミュニティへの参加もお忘れなく。AIに飛び込む他の人々とつながる素晴らしい場所です。
では、マヨラナ1量子チップに話を戻しましょう。業界はこれに注目しています。Terra Quantum、Multiverse Computing、Sandbox AQ、OmiaQなどの企業が、これは真の breakthrough であり、企業が量子コンピューティングに備える重要性を強調していると述べています。セキュリティの観点からも興味深い指摘がされています。
トポロジカル量子ビットが耐障害性量子コンピューティングの実現時期を早めることができるなら、今日の暗号が危険にさらされる時期も早まることを意味します。そのため、ポスト量子暗号への準備が必要です。USTのIan Beverageのような専門家は、量子コンピュータの到来が早まるなら、データの保護を急ぐ必要があると述べています。
純粋にビジネスの観点からすると、専門家たちは、マイクロソフトのハードウェアが耐障害性をより早く実現できれば、多くのNISQ（ノイズのある中規模量子）システムが影を潜める可能性があると警告しています。つまり、量子の分野で時間との競争が始まっているのです。
より技術的な観点から、Omdia社のSam Luceroのような専門家は、これらのトポロジカル量子ビットが波形のエンジニアリングではなく、材料の特性に依存しているという点でユニークだと指摘しています。これは、ゼロから構築しようとする場合、大きな意味を持ちます。従来のコンピュータはシリコンチップ上のトランジスタに依存しており、正確なドーピング濃度などを見つけ出す必要がありました。
同様に、量子コンピュータも独自の「トランジスタの瞬間」が必要かもしれず、マイクロソフトはトポロジカル伝導体でその役割を果たそうとしているように見えます。また、多数の回転ゲートを適用する代わりに測定を使用して計算を駆動する測定ベースの量子コンピューティングは、スケーリングとエラー訂正に関して実際の利点があることも注目に値します。
各量子ビットのアナログ信号を微調整する必要があることは、100万量子ビットを目指す場合には完全な悪夢です。しかし、高速なデジタルパルスに頼ることができれば、配線の方法が単純化される可能性があります。このプロジェクトを主導するマイクロソフトのテクニカルフェロー、Chetan Nayakは、彼らは基本的に一歩下がって、量子時代のトランジスタにはどのような特性が必要かを問い、その質問を念頭に置いて材料からアーキテクチャまで全てを設計したと述べています。
別のマイクロソフトのテクニカルフェロー、Matthias Troyerは、これらの量子システムをAIと組み合わせることで、効果的に自然の言語を話せるようになるというビジョンを描いています。つまり、例えばマイクロプラスチックを無害な副産物に分解する全く新しい分子が必要だと言えば、量子コンピュータがその正確なシミュレーションを実行でき、AIモデルが結果の解釈とアプローチの改良を支援します。試行錯誤や何十年もの実験室での実験、あるいは大規模なHPC計算を省略できます。彼は、これにより欲しいものを作るためのレシピをすぐに得られるようになると述べています。
もちろん、手のひらに収まるチップに100万量子ビットを詰め込むというのは信じられないほど未来的に聞こえます。しかし、マイクロソフトは、トポロジカルハードウェアが従来の超伝導量子ビットが抱える最大のサイズと制御の問題を解決すると考えています。例えば、従来の超伝導量子ビットでは、各量子ビットを個別に制御するための大量のケーブルが必要なため、部屋全体、あるいはそれ以上のサイズのチップが必要かもしれません。
マイクロソフトのトポロジカルアプローチは、彼らによればはるかにコンパクトで、100万量子ビットへの道筋が見えているとしています。現時点では、より多くのスペースを確保して設計された単一チップ上に8つの量子ビットを配置しています。また、単一量子ビットデバイスから2量子ビットデバイス、その後4×2のような小規模アレイ、2つの論理量子ビットでの量子エラー検出のデモンストレーション、そして最終的に完全な量子エラー訂正へとスケールアップするロードマップも持っています。
DARPAの量子ベンチマーキングイニシアチブとの相乗効果も重要です。彼らはNASA、Oak Ridge、Los Alamosなどの研究所と協力して、これらのアーキテクチャが本当に古典的なコンピュータを超える結果を生み出せることを検証しようとしています。もしこれが証明されれば、材料科学、創薬、農業、環境、そして基本的に古典的なスーパーコンピュータでは処理できない大規模な並列計算を必要とするあらゆるシナリオで、ゲームチェンジャーとなる量子コンピューティングの大きなマイルストーンとなるでしょう。
第三者の視点から見ると、専門家たちはマイクロソフトがこのような挑戦的なアプローチに取り組んでいることを称賛していますが、同時にビジネスに対して今すぐ量子の波に乗るよう促しています。例えば、暗号の移行計画を立てたり、量子がHPCワークフローにどのように統合されるかを検討したり、量子がAIの取り組みをどのようにスーパーチャージできるかを考えることを推奨しています。なぜなら、耐障害性量子が予想よりも早く登場した場合、古い暗号や量子によって簡単に破られる古いアルゴリズムを抱えたまま取り残されたくないからです。
また、マイクロソフトが他の全ての量子アプローチを放棄しているわけではないことも注目に値します。彼らは依然として、従来の量子ビットを使用する短期的なソリューションについて、Atom ComputingやQuantinuumとパートナーシップを結んでいます。しかし、マヨラナ1は、彼らが「本当に意味のある産業規模の問題」を解決できる可能性のあるマシンへの大きな賭けなのです。
これが基本的な全容です。私たちは単なる量子ビットだけでなく、完全にデジタル制御を可能にする新しい測定方法によって活用される、トポロジカル超伝導性という新しい物質状態を目にしています。計画は、単一量子ビットデバイスから完全な耐障害性マシンへとスケールアップすることです。DARPAや多くの量子リーダーたちは、これが本物である可能性があると述べています。
考えてみれば、これは半導体が真空管に取って代わった時のようなものかもしれません。それが起こるまで、誰も全ての影響を完全に把握することはできませんでした。そして突然、コンピュータは部屋サイズからポケットサイズへと縮小しました。量子でも同様の展開を目にする可能性があります。成功すれば、トポロジカル量子ビットがそのきっかけとなり、量子、AI、高度な計算が融合するデジタル革命の次の波をもたらす可能性があります。
コメント