量子コンピューターが本当に役立つためには古典的なコンピューティングが必要です

量子コンピューターを真に有用なものにするための重要な要素は、従来のコンピューターかもしれません。これは今月の研究者集会からのメッセージで、古典コンピューターは量子コンピューターの制御、計算結果の解読、さらには将来の量子コンピューター製造のための新しい技術の開発にも不可欠であると説明した。

量子コンピューターは、極度に冷たい原子または小さな超伝導回路の形で現れる量子オブジェクトである量子ビットから作られています。量子コンピューターが持つ量子ビットが増えるほど、計算能力が高まります。

ただし、量子ビットは壊れやすいため、慎重に調整、監視、制御する必要があります。そうしないと、量子コンピューターで実行される計算にエラーが発生したり、これらのデバイスが非効率になったりする可能性があります。量子ビットを制御するために、研究者らは古典的なコンピューティング技術に注目します。この技術については、11 月 14 日にマサチューセッツ州ボストンで開催された AQC25 会議で議論されました。

数種類の量子ビット用のコントローラーを製造するQuantum Machinesが主催したAQC25カンファレンスには、量子コンピューティングの教授からAI新興企業のCEOまで、150人以上の研究者が集まった。彼らは数十のプレゼンテーションを通じて、量子コンピューティングの将来を可能にする技術、そして時には制限要因としての従来型コンピューティングの役割について詳しく説明しました。

Nvidia の科学者である Shane Caldwell 氏によると、有用な問題に対するフォールトトレラントな量子コンピューターは、ペタスケール (世界で最も強力な従来のスーパーコンピューターが現在動作している規模) の古典的なコンピューティング インフラストラクチャによってサポートされている場合にのみ可能になると期待されています。 Nvidia は独自の量子コンピューティング ハードウェアを製造していませんが、量子コンピューティング プロセッサ (QPU) と従来の GPU (機械学習や高性能科学技術コンピューティングで一般的に使用される特殊なコンピューター コンポーネント) を接続するシステムを最近立ち上げました。

量子コンピューターが効率的に実行されている場合でも、その出力は量子ビットの一連の量子プロパティの形式で得られます。これらを実用化するには、より伝統的な形式にデコードする必要があり、やはり古典的なコンピューティング デバイスが必要になります。

バンクーバーに本拠を置く新興企業 1Qbit の Pooya Ronagh 氏は、このデコードについて、また、フォールトトレラント量子コンピューターの速度がコントローラーやデコーダーなどの古典的なコンポーネントの動作速度によって決定されることを意味することについて語りました。言い換えれば、高度に専門化された量子ハードウェアで作られた高価なマシンが、計算問題を解決するために数日間実行する必要があるか、それとも数時間実行する必要があるかは、その非量子部分に起因する可能性があります。

別のプレゼンテーションでは、ドイツのヴァルター・マイスナー低温研究所のベンジャミン・リーンハルト氏が、従来の機械学習アルゴリズムを使用することで超伝導量子ビットの量子状態の読み取りをどのように効率化できるかについて議論した。同様に、ウィスコンシン大学マディソン校のマーク・サフマン氏は、古典的なニューラルネットワークを使用して、極度に冷たい原子から作られた量子ビットの読み出しを改善することについて報告しました。研究している量子ビットの種類に関係なく、研究者らは、非量子デバイスがそれらの量子ビットが有用になるのに役立つことに同意した。

IBMのブレイク・ジョンソン氏は、2029年までに量子スーパーコンピュータを構築する計画の一環として、彼のチームが開発している古典的コンピューティングデコーダの詳細について発表した。そのスーパーコンピュータは非伝統的な誤り訂正スキームを使用することになり、効率的なデコードが最大の課題の1つである。

「時間が経つにつれて、より古典的なものになることがわかります。 [computing] QPU に近づけば近づくほど、システムの統合パフォーマンスを新たな限界まで絞り込むことができます」と Quantum Machines の Yonathan Cohen 氏は述べています。

従来のコンピューターは、将来の量子コンピューターの動作とその構築方法を評価する役割さえ担っています。たとえば、Quantum Elementsという新興企業のIzhar Medalsy氏は、同社のAIを活用した量子コンピューターの仮想バージョン、つまり「デジタルツイン」が実際のハードウェア設計に情報を提供できると述べた。

2025年ノーベル賞受賞者のジョン・マルティニス氏が共同率いる量子スケーリング・アライアンスもこの会議に出席した。これは、量子と古典が連携することの重要性を例示しています。この提携は、量子ビットビルダー、ヒューレット・パッカード・エンタープライズなどの従来のコンピューティング企業、ソフトウェア会社シノプシスなどの材料シミュレーションの専門家を結びつけます。

カンファレンスでの一致した見解は明らかでした。量子コンピューティングの未来は急速に近づいていますが、それは部分的には古典的な世界でしっかりと仕事をしてきた専門家のおかげです。