量子コンピューターを5年以内に実用化する──。グーグルが最近打ち出した戦略だ。同社の量子AIラボの研究者たちは『Nature』誌で、「魔法のように見える量子力学の原理を応用したマシンが、まもなくある種のタスクにおいては従来型コンピューターのパフォーマンスを上回るようになる」と発表した。この待望の技術が、とりわけテクノロジーの世界をすでに作り変えつつある人工知能の能力を向上させるというのだ。彼らによると、「量子コンピューティングの分野は間もなく歴史的な金字塔を打ち立てる」。彼らはこの金字塔を「クオンタム・スプレマシー」（量子的な優位性）と呼ぶ。

IBMも独自の計画を打ち出した。企業や研究機関に対して、商用の量子マシンを2017年内に提供する計画を発表したのだ[編註：IBMは2017年3月6日、量子コンピューター「IBM Q」の商用提供のロードマップを公開した]。これらのマシンはクオンタム・スプレマシーを呼び起こすわけではない──すなわち、従来型マシンのパフォーマンスを上回ることはない。しかしグーグルとよく似て、IBMは来たる数年以内にその域に到達すると主張する。「決定的な瞬間を迎えるはずです」と、IBMリサーチのヴァイスプレジデント、ダリオ・ギルは言う。

この2つの発表が、ほぼ同じタイミングでなされたのは偶然ではない。真の量子コンピューターは、まだ現実のものではないのだ。「現時点では、まだ実用的なことは何もできない」と、量子サイバーセキュリティ企業、IDクオンテークの創業者兼CEO、グレゴワール・リボルディは言う。それでも世界最大手のIT企業たちは、量子的なブレークスルーを期待しながら、商業分野での優位性を獲得しようとしている。

たとえばグーグルとIBMは、「真の量子コンピューティング」へのアクセスをインターネット上で提供するという。すなわち、量子クラウドコンピューティングである。マイクロソフトは最近、量子コンピューターの自社開発を始めるにあたり、著名な研究者を数名雇った。中国ではネットの巨人・アリババが、量子コンピューティングの研究所を設立するために中国科学院と組んでいる。一方、グーグルを含むいくつかの企業と機関は、カナダの量子コンピュータ企業D-Waveの商用マシンの可能性も探っている。これは課題解決における即時性はあるが、パワフルさに欠けるアプローチをとるものだ。

マサチューセッツ工科大学（MIT）の物理学教授で量子コンピューティング研究者でもあるアイザック・チュアンは、「IBMの傾倒ぶりは大変なものです」と述べる。彼はIBMが開発中の量子コンピューターの低パワー版を使ったことがあり、「そこには量子コンピューティングがビジネスになる、という自信が見えます」と語る。一方でIBM、量子テクノロジーの開発に何年も費やしてきただけに、この分野において比較的新参者であるグーグルが知名度を高めるのを阻止しようともしている。

両社の主張が現実のものになるかどうかは、まだ不透明である。量子コンピューティングの未来は、量子の状態と同じように不確実のままなのだ。

壮大なる実験

それでも、量子コンピューティングは前途有望だ。最終的に量子コンピューターが、世界中の個人情報を守るために使われている暗号を破れると信じる理論家もいる。短期的には、研究者は量子マシンは機械学習の進展を促すだけでなく、新薬の開発を大きく改善し、金融市場を効率化し、果ては交通問題までも解決できると信じている。

というのも、量子コンピューターは理論的には、指数関数的にパワフルなマシンになるからだ。あなたの机の上にある古典的なコンピューターは、データを「1」か「0」のビット単位で小さな半導体に記録している。これに対して量子コンピューターは、電子や光子などの「重ね合わせ」と呼ばれる現象のおかげで、量子ビット（キュービット）が同時に2つの状態でいることができる。つまり、「1」と「0」を同時に保持するのだ。2つの量子ビットであれば、「00」「01」「10」「11」の4つの値を記録できる。

研究者が量子コンピューターの概念をはじめて提案したのは1980年代のことで、今日でさえも実用化の可能性が示され始めたばかりだ。そこには矛盾した問題がある──重ね合わせ状態にある量子を観察しようとすると、量子デコヒーレンスと呼ばれる現象が起こる。「1」と「0」を同時に保持するのではなく、古典的なマシンのように「1」か「0」のどちらかだけを保持するようになってしまうのだ。実用的な量子コンピューターをつくるには、研究者はどうにかして量子デコヒーレンス現象をコントロールしなければならない。

グーグルとIBMは、どちらもこの問題に取り組んでいる。IBMの手法は、超低温冷凍庫に超電導回路を組み込むような、細心の注意を要するプロセスである。このため、同社の量子コンピューターはニューヨークにあるIBMの施設に置かれており、そこに顧客はネット経由でアクセスする。Nature誌の記事によるとグーグルは、カリフォルニア大学サンタバーバラ校で研究が進められてきた量子プロセッサーのクラウドサーヴィスの技術を応用する計画があるという。

IBMが想定しているのは、大学や大企業の研究者などが実験的に使う用途だ。

グーグルと同じように同社は、クラウドへの注力が量子コンピューティングの発展につながるとみている。同時にそこできちんと稼ぎたいとも考えているが、まだどのように課金するかは決めていないという。リースや販売の可能性もあるが、おそらく一般的なクラウドサーヴィスのようにアクセスに対する課金になるだろう。

いずれにしても、テクノロジーの進歩に合わせて定期的にマシンをアップグレードするという発想である。「ただ単にこういうマシンがつくりたいわけじゃない」と、IBMで量子コンピューティング研究に関わっている元イェール大学の研究者、ジェリー・チョウは言う。「人々がこういうマシンを使うためのフレームワークをつくりたいんだ」

これから数年内にIBMは、クラウドで無償提供している量子コンピューターの処理能力を、現在の5量子ビットをはるかに上回る50量子ビットに強化しようとしている。50量子ビットあれば、量子コンピューターは特定のタスクに関して古典的なシステムよりうまくこなせると同社は信じている。

IBMはグーグルと同じように、有望な用途の一つとして化学モデリングを挙げており、これは薬の発見のスピードアップに寄与するかもしれない。データの最適化や確率問題を扱う能力の高さは、機械学習や金融取引の加速度的な改善に貢献するだけでなく、やっかいな交通問題の解決にもつながるかもしれない。想像してみてほしい。自動運転車が路上に出て行くようになったとき、量子コンピューターはそれらすべてが最も効率の良いルートを確実に選べるようにできるのだ。

とはいえ、これらの改良された量子システムはミスを犯すこともあり、その原理を完全に理解することはどのような状況下でも難しい。それでいて、画像認識から最も複雑なゲームに至るまで、極めて効果的であることを実証してきた。グーグルの研究者は、「理論的に保証されていないからといって、成功の可能性を排除しなくてもいいだろう」と言う。グーグルとIBMは大口をたたいてはいるが、決して不確実なことを言っているわけでもないのだ。