量子計算の未来

1980年、ロシアの数学者ユーリ・マニンは著書『可計算と不可計算』で量子計算機の概念を初めて提案した。この時点では、量子計算はまだ漠然とした理論的な考え方でしかなかった。

1981年、アメリカの物理学者リチャード・ファインマンは独立して同様の概念を提案し、演説の中で「自然は古典的なものではなく、自然をシミュレートしたい場合は量子力学を使うべきだ」と述べた。これらの言葉が量子計算研究の火を点けた。

その後、量子計算は長い間の挫折と待機の時期を経験した。1994年、ピーター・ショアはベル研究所でショアのアルゴリズムを提案し、量子計算機が現行の暗号体系を理論上で破壊できることを証明した。1999年、カナダの物理学者ジョディ・ロスは世界初の量子計算会社D-Waveを設立した。2007年、D-Waveは16ビットの量子ビットの量子退火シミュレーターを発表し、量子計算機が初めて実験室から現実世界に入った。

2019年10月、グーグルは「Sycamore」と呼ばれる量子チップを発表し、200秒で特定のタスクを完了させた。このタスクを世界で最も強力なスーパーコンピュータ「Summit」で完了させるには1万年かかると言われた。2019年10月23日、グーグルは正式に『ネイチャー』誌上で「量子優位性」を達成したことを発表し、量子計算機が特定の問題ですべての古典的な計算機を超えたことを示した。

このニュースが広がると、世界中で話題になった。『エコノミスト』誌はこれを「量子衛星の瞬間」と呼んだ。人々は突然、理論上の「未来」が実際に到来したことを認識した。

しかし、少数の人々は、グーグルのこの成果の背後には40年間続いた技術競争があることを知っていた。マニンの数学的な考え方から、シリコンバレーの車庫で始まったスタートアップ企業まで、今日の中米欧日韓の国家への投資まで、量子計算は技術的な革新だけでなく、誕生の瞬間から大国の競争の焦点となった。

「原子爆弾」という言葉が量子チップを形容するとき、技術的な力への恐怖だけでなく、文明への不安をもたらす。1945年7月16日、人間が最初の原子爆弾をニューメキシコ州の砂漠で試験に成功させた。オッペンハイマーはその瞬間にインドの史詩『薄伽梵歌』の一節を思い出し、「私は死神、世界の破壊者になった」と言った。1ヶ月もしない内に、広島と長崎は壊滅した。原子爆弾は第二次世界大戦を終わらせただけでなく、大国の核威嚇の時代をも開幕させた。

今日、人々が「原子爆弾」という言葉で量子チップを形容するとき、彼らは何を恐れているのか。第一に、暗号システムの崩壊である。現行の世界的な金融、軍事通信、政府機密の暗号化の基盤は、すべて「古典的な計算機が合理的な時間内に大きな整数を分解できない」という数学的な仮定の上に築かれている。しかし、ショアのアルゴリズムは、十分にに強力な量子計算機があれば、この仮定が一夜にして失効することを証明している。2023年、アメリカ国家安全保障局はすべての政府機関に「後量子暗号」体系への移行を促す声明を発表した。

第二に、世界的な動員である。今日、主にな経済大国はすべて国家の力で量子研究に投資している。中国の「十四五」計画は量子情報を優先する先端技術として位置付けている。欧州連合は「Quantum Flagship」を立ち上げ、10年間で10億ユーロを投資することを約束した。アメリカ国会は両党の法案を〜を通じてさせ、量子研究に12億ドル以上を投資した。

現在、企業の国家別分布を見ると、欧州連合には量子企業が230以上あり、29%を占める。アメリカには量子企業が210以上あり、26%を占める。我が国には量子企業が140以上あり、17%を占める。

もし私たちがこの類比を慎重に検討するなら、量子計算の影響は軍事や破壊に限定されず、全方位的であることがわかる。原子爆弾は武器であり、用途は単一で明確である。量子チップは「もの」ではなく、「能力」の一種である。暗号学を覆す可能性がある。