コンピューターは、パンチ カードやテキスト ベースのインターフェイスから、今日のリアルなグラフィックスや高速マシンに至るまで、過去数十年で劇的に進化しました。テクノロジーも進化を止めていません。全体として、私たちは量子コンピューティングの時代に向かっています。量子コンピューターとは何ですか?なぜ科学者は量子コンピューターにこれほど興奮しているのでしょうか?
量子コンピューティングとは
「スタートレック」や別の SF フランチャイズの何かのように聞こえるかもしれませんが、量子コンピューティングは年を追うごとに現実に近づいています。
量子コンピューティングとはInvestopedia は、量子コンピューティングを「量子理論の原理に基づいたコンピューター技術の開発に焦点を当てたコンピューティングの領域」と定義しています。それを理解するには、量子論も理解する必要があります。
Merriam-Webster 辞書は、量子論を「放射エネルギーを有限量子に分割するという概念に基づく物理学の理論であり、原子または分子状態でのエネルギーの移動または変換を含む多くのプロセスに適用される」と定義しています。
一般に、量子論と量子物理学の目標は、物質がどのように機能するかを予測することです。多くの場合、現実の世界で起こっていることとはまったく異なるように見えます。たとえば、亜原子粒子は非常に特殊な条件下でないと見ることができないため、予測が難しい場合があります。量子論は、これらの粒子がさまざまな状況でどのように反応するかを予測するためのツールを物理学者に提供します。
量子コンピューティングの最終的な目標は、量子理論と量子力学について学んだことを利用してコンピューティング テクノロジを前進させることができるコンピューターの作成を支援することです。量子コンピューターは既存のコンピューティング技術と比べてどうですか?
オールド アンド バステッド vs. ニュー ホットネス
現在、これまでに使用したすべてのコンピューターは、そのコアで 1 と 0 で動作します。そのバイナリ言語は、データを保存し、画像をレンダリングし、コンピューターに出入りするすべてのものを処理する方法です。私たちが対処しなければならなかった最大の課題は、マイクロチップ上のトランジスタの数が 2 年ごとに 2 倍になるというムーアの法則です。>
最終的には、トランジスタから完全に離れない限り、前進することはできなくなります。トランジスタが生成する熱でチップが溶ける前に、非常に多くのトランジスタをチップに詰め込むことしかできないからです。
量子コンピューターと従来のコンピューターの違いは、新旧という観点から数値化できるものではありません。これらは 2 つのまったく異なる動物だからです。フォード モデル T と F22 を比較するようなものです。どちらもあなたをある場所から別の場所に移動させますが、一方が地面にくっついている間、もう一方は飛ぶことができます.
キュービットをすべて絡ませる
少し言葉の連想をしてみましょう。 「コンピューター」と「もつれた」という言葉を聞いて、何を思い浮かべますか?あなたが私たちのほとんどと同じなら、おそらく、何かを抜く必要がある前に絡まることを期待して、机の後ろに隠されたねじれたワイヤーの混乱を想像し始めたでしょう.量子コンピューティングは、物事がもつれていることに依存しており、むしろ量子もつれの概念に依存しています。
2 つの亜原子粒子が量子レベルで絡み合うと、どれだけ離れていても結合したままになります。量子エンタングルされた 2 つの光子を宇宙の両端に向けて発射しても、2 つの光子の間にはまだつながりがあります。アインシュタインはこの概念を「不気味」と呼びました。これは、これらの粒子間の遠隔相互作用が、粒子間の距離に関係なく瞬時に行われるためです。
従来のバイナリ言語で 1 または 0 を生成するビットを使用する代わりに、量子コンピューターは量子ビットを使用します。それらは依然として 1 と 0 を生成しますが、量子重ね合わせの概念のおかげで、キュービットはどちらか一方になるだけでなく、同時に両方になることができます。これは、2 つの量子状態を一緒に追加しても、3 つ目の量子状態を作成できることを示しています。有効な状態ですが、測定されるまで両方の状態が存在します。
シュレディンガーの猫の概念に精通している場合は、量子重ね合わせの基本を理解しています。
量子コンピューティングの潜在的なアプリケーション
ムーアの法則を超えて、従来のコンピューターには限界があります。一定時間に処理できる情報量には限りがあり、最も強力なスーパーコンピューターでさえ、何千もの CPU コアと GPU コアに依存しています。また、それらは非常に直線的な方法で機能します。利用可能なデータを導入された順序で処理し、問題を解決したり、結論に達したりするために飛び回ることはできません。これは最終的に効果的ですが、多くの時間がかかります。
一方、量子コンピューターは、問題を表す大規模な多次元空間を作成できるため、データのナビゲートが容易になります。従来のコンピューターでは、主要なプログラムの処理に 1 週間以上かかる場合があります。量子コンピューターは、同じプログラムを 1 秒未満で完了できます。
量子コンピューターを操作するために、新しいプログラミング言語を習得する必要さえありません。 IBM の量子コンピューティング部門は、Python に隣接する言語である Qiskit を使用しています。これは無料でオープンソースのプログラミング言語でもあるため、一歩踏み出して、新しい量子コンピューターのプログラミング方法を学び始めることができます。
科学者にとって、量子コンピューターは、「干し草の山から針を見つける」ことや、大量のデータをタイムリーに分類することに関して、非常に価値があります。この技術がより容易に利用できるようになれば、医療、金融、さまざまな科学分野など、ペタバイト単位のデータの整理にすでに苦労している業界に現れる可能性があります。
量子コンピュータをポケットに入れて持ち歩く
今日、コンピューターを構築することはかなり簡単です。パーツを集めて適切なスロットに挿入し、マシン全体を接続して、オペレーティング システムをインストールします。部品が不足しているにもかかわらず、最小限の労力で優れたコンピューターを構築できます。数時間の作業と、アップデートのダウンロードとプログラムのインストールをさらに数時間行うだけで、ゲームやブラウジングのすべてのニーズに最適なマシンを手に入れることができます。
量子コンピューターを家に持ち帰ることはできるでしょうか?
今のところ、これはすべて憶測です。量子コンピューティングはまだ実用的な商用製品ではないため、消費者向け製品になるかどうかを判断することは不可能です.とはいえ、業界の専門家の中には、2050 年までに消費者レベルで量子コンピューターが利用できるようになると信じている人もいますが、それはさまざまなことが起こっているかどうかに左右されます。
まず、それらは政府や企業によって採用される必要があり、最終的には、1950 年代と 60 年代に元の部屋サイズのメインフレーム コンピューターで見られたように、テクノロジーが縮小し始め、より手頃な価格でアクセスしやすくなることがわかります。 、そうして初めて、家庭用量子コンピューターが利用可能になるのが見え始めます.
1 週間分のデータを数秒で処理できる量子コンピューターでゲームができると想像できますか?コンピューターと私たちの心とを直接接続する方法を見つけ出さない限り、私たちは追いつくことができません。それはワームの別の缶であり、別の会話のために保存するのが最善の技術でもあります.
コンピューティングの未来は量子です
部屋サイズのメインフレームを最初に組み立て始めて以来、コンピューターは大きく変化しました。今では、アポロ 11 号を月に運んだ宇宙船よりも強力なものをポケットに入れて運ぶことができます。その小さなコンピューターを使用すると、友人、家族、および収集された人類のすべての情報にアクセスできます。それだけでも謙虚なはずですが、謙虚になる代わりに、量子力学のプールに足を踏み入れて、それで何ができるかを確認することにしました.
最終的には、現在のコンピューティング テクノロジでは、これ以上先に進むことができないポイントに到達します。それが量子コンピューティングが引き継ぐところです。あらゆる種類の消費者ベースのアプリケーションでそれが見られるまでにはまだ数十年かかりますが、可能性はあります.採用に取り組む必要があります。
