D-Wave Systems社が2015年5月にアップした「社内案内」ヴィデオ。

グーグルは、同社が有する量子コンピューターをアップグレードしようとしている。「D-Wave」として知られるこのマシンは、量子コンピューターの基本的な構成要素である512量子ビットから、1,000量子ビットを超える飛躍を遂げようとしているのだ。

グーグルはNASA（米航空宇宙局）や米大学の宇宙研究団体と協力して、同社のマウンテンヴューにある本社からさほど離れていないNASAエイムズ研究センターで、その量子マシンを稼動している。

このマシンを生み出したカナダ企業D-Wave Systems社は、7年間の定期的なアップグレード提供を発表しているが、今回のアップグレードについて同社ビジネス開発および戦略パートナーの責任者、コリン･ウィリアムズはこれを「同社の歴史にとって最も重要な出来事」だと評した。科学者が量子コンピューターに求めるスペックを完璧に満たすものとはいえないが、この飛躍は量子コンピューターに急激な改善をもたらすことになる。

何ができるのか？ グーグルやパートナー企業は、いまだそれを探っている。しかし、グーグルはD-Waveが今日のコンピューターに勝るケースもあると自信をもっているし、南カリフォルニア大学の科学者たちも、D-Waveが伝統的な物理学を超える性能を見せたと示唆する研究を発表した。

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今回伝えられている内容については、考慮すべき特質がもう1つある。能力の飛躍的な向上にもかかわらず、システム稼動に必要なエネルギー量はほぼ同じままだと言うのだ。D-Wave Systems社のウィリアムズ氏は、「わたしたちは、変わらない電力消費で性能を上げることができます」と言う。

量子コンピューターは、量子メカニズムの原理、電子や光子といった非常に小さなものの物理特性によって作動する。昔ながらのコンピューターでは、トランジスターは1つのビット情報を保持する（トランジスターが〈オン〉なら〈1〉、〈オフ〉なら〈0〉という具合だ）。

しかし量子コンピューターでは、重ね合わせの原理のおかげで、情報は同時に2つの状態で存在できる。「量子ビット」では〈0〉と〈1〉を同時に保持できるのである。そのため2量子ビットであれば4つの値（〈00〉、〈01〉、〈10〉、〈11〉）になるわけで、量子ビットの数を増やし続けると飛躍的にシステムの電力を増やすことになる。

D-Wave Systems社は、この問題に帯する解決策を見つけたと考えている。同社は2007年に16量子ビットのマシンをリリースした。数年後には512量子ビットに達し、グーグルはNASAとともにマシンテストを始めた。量子ビット一つひとつが超伝導回路、つまり電流を流す小さなループであり、電流が同時に双方向に流れるよう回路は極めて低温で管理されている。

D-Waveは一般的なコンピューターではない、つまり、“あらゆるタスクをこなすコンピューター”ではない。しかし、D-Waveは最適化問題や機械学習といった諸問題にも適切に対応していると言う。

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