【書き起こし】量子コンピュータの現状と課題【量子コンピュータ入門6】
(00:00) 量子コンピュータの最大の敵はノイズです 量子情報のみならず情報処理においては ノイズによるエラーが起こります 例えば0という情報を送ったのにノイズの 影響によって1に変わってしまうといった ようなものです このままでは情報処理としてはうまく機能 しません そこで生じた誤りを訂正しながら情報処理 を行います これを誤り訂正と呼びます 誤り訂正では冗長性と呼ばれる性質を利用 します 簡単に説明すると無駄な情報を上乗せする ということです 先ほどの例ではノイズの影響によってゼロ が1に変化しました ではノイズから情報を守るにはどうすれば いいのでしょうか 一番簡単な方法は 00000とたくさん同じ情報が並んで いるものに置き換えてあげるのです
(01:04) 例としてノイズの影響によって 0000が 0100に変化した場合を考えます この場合0と1の多数決を取ればゼロの方 が多いのでエラーが2番目のビットに 起こったことが分かりエラーを訂正でき ます このようにして情報をノイズの影響から 守ることができるのです さて量子情報について考えてみましょう 量子コンピュータの場合にもこの誤り訂正 は非常に大切な概念になります 実は量子ビットの量子状態は非常に壊れ やすいのです その結果何も対策をしない場合はノイズ だらけの計算結果になってしまいます そこで量子コンピュータにおいても誤り 訂正が必要になります この技術を了し誤り訂正と呼びます さてここまでの内容で漁師誤り訂正が いかに重要な技術なのかを理解して
(02:09) いただけたかと思います しかし実は問題があります それは漁師誤り提出 a を実装しようと すると非常に多数の量子ビットが必要に なることです どれくらいの量子ビットが必要なのかを 考えるために量子コンピュータがショアの アルゴリズムを使って rsa 暗号を 解読することを考えてみます 暗号とは現在のインターネットにおける 情報処理の安全性を担保している重要な 暗号です 現在高性能なパソコンを使っても rsa 暗号を解くには非常に長い時間がかかり ます しかしショアのアルゴリズムと呼ばれる 量子アルゴリズムを用いることで量子 コンピュータが現実的な時間内に rsa 暗号を解読できる可能性があるのです さて量子コンピュータがかなり大きな rsa 暗号を解読するにはどれくらいの 量子ビットが必要になるでしょうか
(03:16) とある試算では 2048ビットの鍵長の rsa 暗号を 約8時間で特には2000万量子ビットと いう膨大な数が必要になります では現在の量子コンピュータはどれくらい の規模のものが実現されているのでしょう か 結論から申し上げるとたかだか数十量子 ビットのマシンしか開発されていません つまり最先端の量子コンピュータでさえも 漁師誤り訂正を実装して大規模な量子計算 を行うにはまだまだリソースが足りないの が現状です それでは現在の量子コンピュータは役に 立たないマシンなのでしょうか その問いに答えを与えてくれるかもしれ ないのがディスクデバイスです に空くとはこれらの言葉の略です 要約すると漁師誤り訂正を実装することが できない数十から数百秒4ビットのマシン という意味です
(04:20) ディスクデバイスでを利用できる量子 ビット数が限られており 漁師誤り訂正を実装することができません その結果計算結果がノイズの影響を受けて しまいます しかしそのような限られた状況の中でも 漁師性をうまく用いることで何か意味の あるつまり古典コンピュータに対して優位 な計算ができないのかという目的で考案さ れたのがディスクデバイスです としてディスクデバイスを用いて様々な 問題を解くために考案されたアルゴリズム をにスクアルゴリズムと呼びます では限られたリソースしか持たないにスク デバイスを使って問題を解くにはどのよう に量子コンピュータを利用するのがよい でしょうか 一番筋の良い作戦としては量子 コンピュータが得意な部分を量子 コンピュータがにないその他の部分は古典 コンピュータに任せるというものです これを了し古典ハイブリッドアルゴリズム
(05:25) と呼びます 現在のところにスクデバイスが古典 コンピュータに対して優位であるかどうか は分かっていません しかしディスクアルゴリズムは物性研究や 量子化学計算 そして機械学習への応用を中心として すごい速さで研究が進んでいます もしかすると今後古典コンピュータをも 凌駕するアプリケーションが発見されるか もしれません さらににスクデバイスは将来的に大規模な 量子コンピュータを実現するために解決す べき課題を洗い出すために使われることが 期待されています ここから先は人類未到の境地でありやって みないとわからないのです そこでディスクデバイスが果たす役割は 大きいと考えられています
