ブログ記事をYouTubeでらららが配信しています!

量子技術による10の驚異的変化 ~私たちが体験する破壊的進化~

量子技術による10の驚異的変化 ~私たちが体験する破壊的進化~ 科学
量子技術による10の驚異的変化 ~私たちが体験する破壊的進化~

 

史上初の完全に機能する量子コンピュータの開発が進み、約10年後には 現実のものとなり得ると 多くの専門家たちが予測していて、彼らが「years to quantum」すなわち「量子までの年数」と呼んでいるカウントダウンは既に始まっているのです。

量子力学によって、理論で実証されても現実感を伴わない奇妙な感覚は多くの人が抱いていると思います。

人間が壁を通り抜けられるという「トンネル効果」、タイムトラベルやパラレルワールドを容認する「多世界解釈」、量子力学の基本原理として有名な不確定性原理など、これまでの常識を覆す量子力学の世界では一般的な測定結果など無意味なものとなってしまうのです

今回は、量子技術が私たちの社会や日常にもたらす10驚異的な変化について紹介します。

 

LALALAちゃんねる!の動画で見る
スポンサーリンク

演算速度の爆発的な向上

現在、コンピュータ聞いて多くの人が思い浮かべるのは「Windows」や「Mac」などのOSを搭載したコンピュータだと思いますが、これらの一般的なコンピュータは「量子コンピュータ」に対して「古典コンピュータ」と呼ばれています。

古典コンピュータは、情報の基本単位を「ビット」で表し、「0」か「1」の状態を取る2進数で 演算を行います。つまり古典コンピュータの「ビット」は0または1のどちらかの状態を表すことができますが、2つ以上の状態を同時に表すことができません

一方、量子コンピュータは 量子力学的な基本性質である「重ね合わせ」状態をとることができる「量子ビット」を使用することで、理論上 無限の数の状態を 同時に計算することができます。

例えばn量子ビットであれば、2のn乗の状態を同時に計算できるです。

古典コンピュータは30桁の「0「1の配列約10億通りの数値を扱うことができますが、各組み合わせを個別に扱わなくてはならないため、膨大な時間とメモリが必要です

しかし、量子コンピュータは10億通りの配列を同時並行で「観測」できるため、演算速度が爆発的に向上し、現在の最先端スーパーコンピュータが数千年かかる計算でも数秒で完了できるのです。

スポンサーリンク

創薬速度の向上

量子コンピュータは、医療分野への応用でも大きな期待が寄せられています。

中でも新薬の開発速度はコンピュータの処理速度と精度に依拠しているところが大きく、人体の様々な器官薬剤が引き起こす無数の反応や相互作用、遺伝的多様性などについて分子レベルでシミュレーションを行い、その結果検証できるのが量子コンピュータなのです。

更に、個人に対する薬剤の効果を推測し、最適な治療計画立案も可能になるでしょう。

スポンサーリンク

鉄壁のセキュリティ

量子力学の基本原理の一つ「量子もつれ」は、2つ以上の粒子が古典確率では説明できない不思議な相関が発生することで、アルベルト・アインシュタインが「遠隔怪作用」と呼ぶ現象

「量子もつれ」を利用してコード化された量子暗号によって、最も高度なサイバー空間のセキュリティが実現すると言われています

量子コンピューティング応用によってデータのパターンを解析し、ハッキングの検出を可能にすることで、数百万手先にハッキングの気配を察知することができるそうです

スポンサーリンク

ハッキングをも強化する矛盾

量子コンピュータの高度な演算能力は、鉄壁のセキュリティを実現する一方で ハッキングにも応用可能であるという矛盾を内包しています。

現代の最高レベルの暗号は 超高難度の数学的問題を基礎としていることが多く、2進数を利用するスーパーコンピュータを防御するには十分なのですが、あらゆる選択肢を同時に検証することが可能な量子コンピュータが利用されれば 1秒の数分の1という速さで解読されてしまうのです。

スポンサーリンク

高精度な物体検出機

原子や分子のスペクトル線の高精度な周波数標準に基づき最も正確な時間を刻む原子時計は、GPSや通信技術など必要不可欠の技術です。

この原子時計に採用された量子技術応用した高精度な超精密物体検出機は、磁場や重力動き温度などの ごく僅かな変化を感知することが可能で、地下に埋没した物体や 水中の潜水艦の探索に役立つ他、車とそれ以外の物の識別精度も向上、車の自動運転機能の大幅改善も期待されます。

スポンサーリンク

金融市場に与える影響

スピードが最重要視される金融の世界では、古典コンピュータの速度不足が原因の問題が 数多く未解決のままとなっているだけでなく、金融・経済の将来の大まかな動向予測もできていません。

さらに、急激に変化する金融市場における ストックオプションの価格を決定する「経路」の予測も困難な状況です。

しかし、量子コンピュータであれば、理論上はストックオプションの価格が 不適切か否かを判別することが可能となります。

ただし、量子コンピュータを所有する者と所有できない者との間に 大きな格差が生まれることは確かです。

スポンサーリンク

心の仕組みを解明

学問としての神経科学や 認知科学が大きく進歩し、1000億以上の神経細胞で構成されている人間の脳が、電気信号を使って情報伝達していることは 多くの人に理解されるようになりました。

一方で、人の心が脳という物質から生まれる仕組み、つまり脳内にある神経細胞の物理的な基質が、心や感情に変わる具体的な仕組みについては それほど解明されていません。

神経科学者ケン・ヘイワース博士によれば現在の技術で人間の脳をマップ化するのは不可能だろうと話していますが、量子コンピュータを使うことで実現するかもしれません

スポンサーリンク

宇宙開発計画が大きく進展

宇宙開発計画や宇宙探査という分野でも量子コンピュータは大いに力を発揮しています

NASAでは、量子波の微細な揺らぎを検知して、遠方の星々やブラックホールの熱の微妙な差異を検出したり、量子コンピュータ技術の一般的な原理で安全かつ効率的な宇宙飛行を実現しようとしていると言います。

この他、宇宙にロボットを送り込む計画では、量子最適化を活用することで計画実行中に起き得る出来事を高精度で予測することを目的としており宇宙でロボットを利用する最大の難点であるバッテリー問題の解決にも役立ちます

スポンサーリンク

遺伝学の発展

ヒトゲノムの解明によって、一人一人に 最適な治療方法を考案できるようになりました。しかし、人間のDNAの精巧緻密さを理解しながらも、DNAがコードするタンパク質についてはほとんど分かっていません

しかし、量子コンピュータによって「タンパク質のマップ化」が可能になり、分子の複雑な相互作用をモデル化することも可能になります。この解析によって、治療不能とされる難病の治療法が発見されるかもしれないのです

スポンサーリンク

素材科学の進化

量子コンピュータ、分子組み合わせや結晶化から、新しい素材を形成する仕組みのマップ化ができれば、それが新しい素材の誕生新しい構造作成にもつながります

技術開発者がダムや飛行機を設計する際、最初に手掛けるのが構造なのですが、それが分子や原子レベルになると、なかなか思うようにいかず、とても困難な状況になります

新素材を探す物理学者化学者の試みは、信頼できる地図を持たずに冒険の旅に出るようなものなのですが、量子コンピュータがあれば、信頼できる地図を獲得し超高精度で原子の相互作用をシミュレートすることができるようになるのです。

こうした取り組み優れた超伝導体強力な磁石などの開発を可能にし、より効率的な新素材の開発につながるのです

 

いかがでしたか?
量子技術が内包している潜在能力を考慮すれば、量子技術に精通した者は そうでない者に対して金融やセキュリティといった様々な分野で 非常に有利な立場に立てるはずです。だからこそ、それがもたらす意味合いを理解しておくことは大切なことなのです
参考 : listverse, など
スポンサーリンク

コメント

タイトルとURLをコピーしました