NASA と Google が大学のコンソーシアムと協力して、量子コンピューティングが人工知能のブレークスルーにどのようにつながるかを調査する取り組みを開始し、今日、世界の舞台で量子コンピューティングが大きく前進しました。
新しい量子人工知能研究所では、おそらく最も先進的な市販量子コンピューターである、D-ウェーブ 2、最近の研究で確認されましたはるかに速かった従来のマシンよりも特定の問題を克服できます。このマシンはシリコンバレーのエイムズ研究センターにあるNASA先進スーパーコンピューティング施設に設置され、今年後半には政府、産業界、大学の研究に利用できるようになる予定だ。
Googleは、量子コンピューティングが同社のWeb検索技術と音声認識技術の向上に役立つ可能性があると考えている。大学研究者は、他の多くの可能性の中でも特に、病気と気候のより良いモデルを考案するためにそれを使用する可能性があります。NASAに関しては, 「NASAのミッションにおいて、コンピューターは、ほとんどの人が思っているよりもはるかに大きな役割を果たしています」と、量子コンピューティングの専門家であり、D-Waveのビジネス開発および戦略的パートナーシップのディレクターであるコリン・ウィリアムズ氏は述べています。
「今日の例には、スーパーコンピューターを使用して宇宙天気をモデル化し、惑星大気をシミュレートし、磁気流体力学を調査し、銀河衝突を模倣し、極超音速飛行体をシミュレートし、大量のミッションデータを分析することが含まれます。」と彼は言います。
量子コンピューターは、原子や宇宙のその他の構成要素の奇妙な量子力学特性を利用します。非常に小さいスケールでは、宇宙は曖昧で超現実的な場所になります。物体は一見、一度に複数の場所に存在したり、同時に反対方向に回転したりすることがあります。
通常のコンピューターは、小さなスイッチのようなトランジスタをオンまたはオフにすることでデータをビット (1 と 0) で表しますが、量子コンピューターは、本質的にオンとオフの両方が可能な量子ビット (量子ビット) を使用し、2 つ以上の計算を実行できるようにします。同時に。原理的には、量子コンピューターは考えられるすべての組み合わせを一度に実行できるため、特定の問題に関しては通常のコンピューターよりも非常に高速であることが証明される可能性があります。実際、300 量子ビットを備えた量子コンピューターは、宇宙に存在する原子よりも多くの計算を瞬時に実行できます。
ディーウェーブ、それ自体を次のように請求します。最初の商用量子コンピューター会社、Amazon.comの創設者を含む支援者がいるジェフ・ベゾスとCIAの投資部門インQ電話。同社は、最初の量子コンピューティング システムである 128 量子ビット D-Wave One を軍事請負業者のロッキード・マーティンに販売しました。2011年に。今年の初めにそのマシンを 512 量子ビットの D-Wave Two にアップグレードしました。その費用は約 1,500 万ドルで、これは新しい量子人工知能研究所がそのデバイスに支払った金額とほぼ同じかもしれません。
NASA、Google、大学宇宙研究協会のコラボレーション (私たち) は、自社のコンピューターを使用して、経験によって改善できるコンピューターの開発に特化した人工知能の一部門である機械学習を進歩させることを目指しています。機械学習は動作を最適化する問題であり、量子コンピューターの場合は従来の機械よりも容易である可能性があります。
たとえば、丘と谷で覆われた表面の最低点を見つけようとしていると想像してください。従来のコンピューターは、表面上のランダムな場所から開始し、下り坂を歩くことができなくなるまで探索できる低い場所を探し回ります。このアプローチは、多くの場合、実際には表面の最も低い点ではない極小値、つまり谷にはまり込む可能性があります。一方、量子コンピューティングを使えば、尾根をトンネルで通過して、その先に低い谷があるかどうかを確認できる可能性があります。
「私には Win-Win-Win のように見えます。Google、NASA、USRA は独自のスキルと斬新なアプリケーションへの関心をこの分野にもたらしています」と氏は言います。セス・ロイド、MITの量子力学エンジニア。 「私の意見では、量子コンピューターの因数分解と暗号解読に重点が置かれるあまり、大規模な量子コンピューターを構築する探求が強調されすぎて、潜在的により有用で同様に興味深い他のアプリケーションが軽視されています。量子機械学習は、量子コンピューティングの小規模な応用例です。」
長年にわたり、多くの批評家は、D-Wave のマシンが実際に量子コンピューターであるかどうか、また従来のマシンよりも強力であるかどうかを疑問視してきました。量子コンピューターを動作させるための標準的なアプローチはゲート モデルと呼ばれ、回路内に量子ビットを配置し、固定された順序で相互に作用させることが含まれます。対照的に、D-Wave は、相互作用しない量子ビットのセット (基底状態と呼ばれる最低のエネルギー状態に保たれるスーパーコンピューティング ループの集合) から始まり、その後ゆっくりと、または「断熱的に」このシステムを量子ビットのセットに変換します。基底状態での相互作用は、研究者が解決するためにプログラムした特定の問題に対する正しい答えを表します。
多くの科学者は、D-Wave が使用したアプローチが量子ビットの適切な動作を妨げる可能性のある外乱に対して脆弱ではないかと疑問に思ってきました。しかし、独立した研究者らは最近、D-Wave のコンピューターが実際には従来のコンピューターよりも最大 3,600 倍速く特定の問題を解決できることを発見しました。 D-Wave Two を選択する前に、NASA、Google、USRA は一連のベンチマーク テストと受け入れテストを通過してコンピューターを実行しました。場合によっては大差で可決した。
USRAは全米の研究者にこの機械を使ってもらう予定だ。コンピューティング時間の 20% は、競争的な選考プロセスを通じて大学コミュニティに無料で公開され、残りは NASA と Google の間で均等に分割されます。 「D-Wave ハードウェア上で動作するアプリケーションに取り組む国内の最も優れた頭脳を何人か集めることになるでしょう」とウィリアムズ氏は言います。