次世代のコンピューティング技術
量子コンピューティングの出現は、次なる大きな技術変革であり、包括的な経済的・社会的変化をもたらすだろう。この技術に期待されることについて、簡単に説明します。
量子コンピューティングは、従来のコンピューティングでは解決できないほど複雑な問題を解決する可能性を秘めている。
1,000量子ビットの量子コンピュータ（2～3年後に登場すると予測されている）は、10³⁰¹（1の後に301個のゼロが続く数）もの異なるいわゆる「情報状態」を同時に処理することができる。
この文脈における「状態」とは、与えられた問題に対する考えられる解決策の一つを意味する。考えられる解決策のほとんどは間違っているだろうから、探索できる状態が多ければ多いほど、最良の解決策を見つける可能性が高くなる。
量子アニーリング装置は、最適化タスクに特化している。航空会社は、このようなコンピューターを使って、燃料消費量を最小限に抑えつつ、すべての乗客のスケジュールを確実に守る最適な航空機の運航スケジュールを作成する可能性がある。
2～5年後には商業的な影響力を持ち始めるだろう
ゲートベースの量子コンピュータは汎用性が高く、幅広い種類の問題を計算できることを意味する。将来的には、製薬会社がこれを利用して新しい薬剤化合物をシミュレーションし、合成や試験を行うことなく、何百万もの化合物の効果を検証できるようになるだろう。
7～10年後には商業的な影響力を持ち始めるだろう。
ハードウェア
通常、品質管理を必要とする企業は、自社でコンピュータを所有していません。オンプレミス型の量子コンピュータという構想は、いくつかの重要な理由から、現状では実用的ではない。
その代わりに、量子コンピューターのエンドユーザーはクラウドサービスを介してそれらにAccessする。
このアプローチでは、プロバイダーは自社のクラウドサービスを通じて、自社の品質管理デバイスへのAccessを提供する。IBMはこのアプローチを採用している最も重要な企業であり、IBM Qネットワークを通じてQCを提供している。
強み
プロバイダーの既存のクラウドプラットフォームと量子プラットフォーム間の統合強化。従来のクラウドプラットフォームと量子プラットフォーム間のネットワーク遅延の低減。これは、低遅延アプリケーション（不正検出など）にとって有利となる。
弱点
量子コンピューティングのバックエンドオプションの選択肢は限られている
より制限的な商用モデルの可能性
ベンダーロックインの危険性
このアプローチでは、主要なクラウドサービスがサードパーティベンダーの品質管理デバイスへのAccessを提供する。例えば、Amazon Braketでは、D-Wave、rigetti、Oxford Quantum Circuits、IonQ、Xanaduなどの製品にアクセスでき、今後さらに多くの製品が追加される予定です。Microsoft Azure Quantum は、Quantinuum、IonQ、Quantum Circuits Inc、rigetti、PASQAL、1QBit、Microsoft QIO、および Toshiba SQBM+ へのAccessを提供します。
強み
クラウドプロバイダーの既存のAccessおよび課金サービス、および同様の共有サービスを利用する。
量子コンピュータへのAccessを容易にする仕組みで、通常は「従量課金制」モデルを採用している。
多種多様な量子コンピュータへのアクセスを提供し、プラットフォーム間の比較や、目の前の問題に適したデバイスの特定を可能にする。
弱点
ネットワークの往復時間とキューイングにより、量子デバイスへのアクセスにおけるレイテンシが増加する傾向がある。
その結果、リアルタイム性や低遅延性が求められる不正検出や高頻度取引などのアプリケーションに問題が生じ、場合によっては実用的でなくなる可能性もある。
将来的には、クラウドプロバイダーはデータセンターに従来のCPUやGPUハードウェアと並んで量子デバイスを設置することで、レイテンシーの影響を最小限に抑え、不正検出や高頻度取引といった、高スループットかつ低レイテンシーの新たな量子・古典ハイブリッドアプリケーションを実現する可能性がある。
APIおよび関連するSDKは、一般的にオープンソースであり、いくつかの例外を除いて、Pythonプログラミング言語で記述されている。
主要な品質管理ベンダーは通常、自社のデバイスやサービスをサポートするために独自のAPIを提供しています。
IonQなどの一部のベンダーは、独自のAPIを開発するのではなく、他社のAPIをサポートすることを選択している。例えば、IonQはIBMとCirqのQiskitをサポートしています。このアプローチにより、例えばIBMの量子マシン向けにQiskitで記述された量子アルゴリズムを、IonQデバイス上で実行できるように容易に移植することが可能になる。
将来的には、大手テクノロジー／クラウドプロバイダー（IBM、Amazon、Microsoftなど）が提供または義務付ける少数の標準化されたAPIが存在し、量子コンピューティングハードウェアベンダーはそれに基づいてシステムを構築するようになるだろう。
金融機関が品質管理におけるリーダーシップを目指す中で、人材育成と人材確保が重要な戦場となる可能性が高い。量子技術の応用において先駆的な企業は、セキュリティ、業務効率、製品の有効性が大幅に向上する一方、後発企業はこれらの側面が損なわれることになるだろう。
量子コンピュータが現在のPKIベースの暗号システムを解読できるほど強力になるのは少なくとも10～12年後と予想されますが、量子脅威に対抗できるよう準備するには、相当な作業が必要です。
QCは、その他様々な分野において、革新的な応用可能性を秘めている。
品質管理が普及するにつれて、多くの分野で活用事例が自然と現れるようになるでしょう。
様々なハードウェアベンダーが、多様な基礎となる物理現象を利用し、汎用的なゲートベースのアプローチと量子アニーリングのアプローチの両方を採用して、独自の量子コンピュータを開発している。これらには以下が含まれます。
ハードウェアベンダーはそれぞれ独自のソフトウェアライブラリを提供している（例：IBM qiskit、D-Wave Ocean、Google Cirq）が、それに加えて、量子ソフトウェアを専門とするベンダーも数多く存在する。その中で：
2017年から2025年までの年平均成長率（CAGR）は30%
量子コンピュータは、特定のタスクに適しているだろう。近い将来、量子コンピュータは複雑な数値計算問題の解決に優れた能力を発揮し、既存の古典コンピュータと共存することで、量子・古典ハイブリッドシステムを実現するだろう。ハイブリッド性が重要なのは、古典的コンピューティングが明確な出力結果を提供するのに対し、量子コンピューターは確率分布の出力結果を提供し、生成された一連の回答を古典的コンピューターを用いて絞り込む必要がある場合があるからである。さらに将来を見据えると、QCは変革をもたらす可能性を秘めている。それは特定の分野で大きな進歩をもたらし、革新的な新薬の開発、金融市場の機能の最適化、ネットワークの安全確保、地球の生態系からグローバルな需給ネットワークに至るまでの複雑なシステムの理解など、様々なことを可能にするでしょう。その最大の効果については、可能性は無限大である。社会経済レベルで大きな変化が目前に迫っている。従来のコンピューティングと同様に、量子コンピューティングは私たちの生活様式を根本的に変革するだろう。しかし、物語はまだ始まったばかりであり、今後数十年の間に、私たちの最も優れた頭脳がこの強力な新しいツールを使って何を成し遂げられるのかが明らかになるだろう。
