量子コンピューティング – 知っておくべきこと

量子コンピューティングは SF への一歩のように聞こえるかもしれませんが、舞台裏では静かにペースを上げ始めています。 「量子コンピューティング革命は、コンピューティング技術におけるパラダイムシフトです」と、ベルリン・スクール・オブ・ビジネス・アンド・イノベーションのコンピューター・サイエンス・情報学部長のファルシャド・バディ博士は述べています。

ビット (0 または 1) またはバイナリ値に依存する古典的なコンピューターとは異なり、量子コンピューターは量子ビットを使用すると彼は言います。量子ビットは複数の状態で同時に存在できます。これにより、信じられないほど複雑な計算を、従来のコンピューターで可能な速度をはるかに超える速度で実行できるようになります。

量子コンピューティングの利点

これにより、サイバーセキュリティ、材料科学、創薬、最適化などの分野でブレークスルーを可能にする計算速度の向上が可能になる可能性があると、ヘリオットワット大学工学・物理科学部のアレッサンド・フェドリッツィ教授は述べています。 「これらの高速化は問題の種類によって異なります。たとえば、大きな数の因数分解において、量子コンピューターは指数関数的な改善を達成し、従来のプロセッサーでは数百万年かかる問題を数分で解決できる可能性があります」と彼は言います。 「データベース検索などの他の領域では、速度向上はより緩やかではありますが、依然として大幅です。」

これにより、企業がより効率的かつ革新的になれるさまざまな機会がもたらされます。オックスフォード大学からスピンアウトした量子コンピューター会社オックスフォード・アイオニクスの共同創設者兼最高経営責任者（CEO）であるクリス・バランス博士は、「私たちが期待している最も初期のユースケースの1つは、財務モデリングと最適化です」と語る。 「スケーラブルで信頼性の高い量子コンピューティングは、金融機関が融資決定を行う方法、投資ポートフォリオを分析する方法、またはリアルタイムの市場変化に対応する方法を最適化するのに役立ちます。有用な量子コンピューティングによる最適化が数パーセント改善されただけでも、これらの機関に数百万ドルの利益をもたらす可能性があります。

「もう 1 つの重要な使用例は材料科学にあります」と彼は付け加えました。 「古典的なコンピューターは材料特性をモデル化する能力に限界がありますが、量子コンピューターはそれを行う私たちの能力に革命をもたらします。この強化されたコンピューティング能力により、より優れたバッテリーを設計したり、医薬品モデリングを改善したりできるようになります。」

コンサルティング会社アルトマン・ソロンのパートナーであるフレッド・ヒュート氏は、ライフサイエンス分野における潜在的な利益を指摘する。 「量子コンピューティングは、開発者が臨床試験を開始する前に、分子とタンパク質がどのように相互作用するかをモデル化するために使用できます」と彼は提案します。 「製薬会社は治験中の時間と費用を大幅に節約し、市場投入プロセスを迅速化できる可能性があります。」また、データセンターの運営など、特定の業務におけるエネルギー消費も大幅に削減できる可能性があると同氏は付け加えた。

世界のどの地域で量子コンピューティングが使用されていますか?

法律事務所EIPのパートナーで英国・欧州弁理士のデビッド・ブリンク氏によると、量子コンピューティングの利用競争では中国と米国が先頭に立っているが、英国企業も大いにその渦中にいるという。 「量子コンピューターを所有する多くの英国企業がこれに関与する可能性は低いが、冷凍装置や制御電子機器からエラー訂正技術に至るまで、量子超越性に必要な技術を開発する機会はある」と彼は言う。 「さらに、サービスとしての量子コンピューティング製品はすでにクラウドで利用可能になっており、英国企業は初期の量子コンピューターの機能の調査を開始できるようになります。」

リース・ルイスは、英国国立量子技術プログラムのパートナーである国立物理研究所 (NPL) の量子計測研究所所長です。同氏によると、現在私たちはNISQ（ノイズの多い中間スケール量子）フェーズにあり、量子コンピューターは特定のタスクに取り組むことができるが、それでもノイズやエラーに悩まされるという。 「進歩は有望ですが、今日のデバイスの実用化は限られています」と彼は言います。

彼は、エラーの削減、安定性を維持しながら量子ビットの数を増やすこと、コストの削減など、広く使用される前に対処する必要があるいくつかの課題を特定しています。 「量子コンピューティングは現在高価ですが、政府が官民パートナーシップに注力することで、イノベーションが促進され、コストが削減され、商業化が加速されるでしょう」と彼は言います。

知っておくべき脅威

組織は、特にセキュリティの観点から、量子コンピューティングに起因する潜在的な脅威についても認識する必要があります。 「量子コンピューターは、銀行口座などの情報を保護する現在の暗号技術に大きな課題をもたらします」と業界標準団体 ETSI の最高技術責任者であるイサム・トゥフィク氏は述べています。 「処理能力の強化と暗号解析の新しい手法により、既存の技術が危険にさらされ、時代遅れになり、データが攻撃にさらされたままになります。テクノロジーが広く利用できるようになる前に、今すぐ業界標準を開発することが重要です。」

Huet 氏は、ファイルの最も一般的な暗号化方式である RSA を復号化する可能性が現在の最大の脅威であると強調しています。 「RSA に対する脅威に対応して、業界はポスト量子暗号 (PQC) と呼ばれる新しい暗号化方式を開発しました」と彼は言います。 「すでに 3 つの方法が国立標準技術研究所 (NIST) によって標準として認められており、他のいくつかの方法は国際標準化機構および欧州連合によって採用される予定です。米国連邦政府がすでに導入しているように、すべてのプレーヤーはインフラストラクチャと通信プロトコルを PQC に適合させることが必須となります。」

アンダーセン・チェン氏はサイバーセキュリティ企業ポスト・クアンタムの最高経営責任者（CEO）だ。同氏は、消費者向けの耐量子サーフィンとメッセージングを探求するGoogleとAppleの試みや、NISTが8月に発行した最終的な暗号化アルゴリズムのセットなど、量子マシンの脅威に対して大きな進歩が見られたと述べた。

「変更の実装は依然複雑であり、細心の注意が必要ですが、これは、量子コンピューター攻撃から保護するためにインターネット プロトコルをアップグレードする上で重要な瞬間となりました。」と彼は言います。 「また、インターネット エコシステム全体が将来の量子攻撃から安全であるという意味でもありません。」

しかし、組織に対する彼のメッセージは、最終的なインターネット プロトコルが完成するまで待つのではなく、移行を開始できるハイブリッド ソリューションについて考えてくださいというものです。 「その時には手遅れになるだろう」と彼は警告する。 「これは、IT システムとインフラストラクチャを評価して脆弱性を特定し、Harvest Now, Decrypt Later 攻撃に対して脆弱な長期にわたる機密情報を保護する方法を優先することから始まります。そこから、おそらくエンドツーエンドの量子安全メッセンジャーを使用して、インフラストラクチャ全体への通信を保護することで解決します。」

量子コンピューティングは、主流の活動に浸透し始めるまで、今後 5 年間は研究開発段階に留まる可能性が高いとルイス氏は考えています。 「エラー率が低下し、量子ビット数が増加するにつれて、量子コンピューティングのより実用的な商業応用が期待されます」と彼は言います。

「10年を超える長期的には、より大規模な産業破壊が始まる可能性があります。量子安全な暗号化標準が必要になるため、分野を超えて量子ソリューションがさらに広く採用されることが予想されます。」

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