JPモルガンとダイムラーがまだ実用化されていない量子コンピュータをテストしている理由

JPモルガン・チェースには、コンピューターを使って利益を追求する「クオンツ」と呼ばれる人材が多数いる。2018年には、同行はいわゆる「量子」と呼ばれる人材を増員する予定だ。彼らが使用するコンピューターは、量子力学の直感に反するプロセスを用いてデータを処理する。

資産規模でアメリカ最大の銀行であるIBMは、量子コンピュータがトレーディングや金融リスク予測といった分野にどのように役立つかを検証するため、エンジニアと数学者からなる小規模なグループを結成した。メンバーは、ニューヨーク州ヨークタウン・ハイツにあるIBMの研究所にある超冷却量子プロセッサにインターネット経由でアクセスする。これは一種の量子クラウドのようなものだ。IBMはIBMのプロトタイプを活用している少数の企業の一つであり、スケールアップできれば莫大な処理能力が得られるはずだ。

IBM、Google、Intel、そして一部のスタートアップ企業がこれまでに開発した量子プロセッサは、実用的な用途には小さすぎて信頼性が低い。しかし、JPモルガンの幹部は、従来型コンピューターの性能向上が将来的に鈍化する事態への備えとして、量子プロセッサに興味を示していると述べている。

チップ専門家によると、数十年にわたりコンピューティング能力の飛躍的な向上を牽引してきたムーアの法則と呼ばれる現象は、今や終焉を迎えつつあるという。量子コンピューティングは、少なくとも一部の分野において、進歩の速度を再び加速させる手段となる可能性がある。「量子コンピューティングを問題にうまく適用できれば、従来のチップ設計では実現できないような飛躍的なコンピューティング能力の向上が期待できます」と、JPモルガン投資銀行の株式部門CTO、ボブ・ストルテ氏は述べている。

マイクロソフトのCEO、サティア・ナデラ氏は先週、ダボスで開催された世界経済フォーラムにおいて、ムーアの法則の減速が量子コンピューティングへの自身の投資の動機であると述べた。同社は現在、同社初の量子コンピューティングハードウェアの開発に取り組んでいる。

マイクロソフトは、ムーアの法則の推進力であるインテルとの緊密な関係を通じて、ムーアの法則の恩恵を受け、現在の規模にまで成長しました。しかし、ナデラ氏は現状がそれほど良くないと述べました。「ムーアの法則は、ある意味、勢いを失いつつあります」と、集まった投資家、政府関係者、そして大物実業家たちに語りました。

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シリコンチップが飛躍的に進化しないという世界の不安も、ダイムラーのCIO、ヤン・ブレヒト氏をIBMの早期アクセス・プログラム「Qネットワーク」への参加へと駆り立てた。「現在、コンピューティング能力が不足しているわけではありませんが、ムーアの法則は飽和状態に向かっています」と彼は語る。

JPモルガンとダイムラーの量子実験には、競合他社に追いつくという側面もあるかもしれない。IBMの量子プロセッサを活用している他の企業には、競合のホンダやバークレイズ、そしてサムスンなどがある。

関心が高まっていることを示すもうひとつの兆候は、CB Insightsによると、量子コンピューティング用のチップ、コンピューター、ソフトウェアの設計に取り組むスタートアップ企業が昨年受け取った資金が2億4,800万ドルであるのに対し、2016年にはわずか4,300万ドルだったことだ。

量子コンピュータが登場したとしても、あらゆる問題に優れているわけではない。しかし、物理学者とコンピュータ科学者は理論を用いて、比較的小規模な量子プロセッサであっても、一部の問題においては従来のスーパーコンピュータの集団よりも優れた処理能力を発揮できることを証明した。従来のコンピュータは、1か0のどちらかの値をとるビットを用いてデータを処理している。量子コンピュータは、データを量子ビットと呼ばれるデバイスにエンコードする。量子ビットは「重ね合わせ」状態になり、同時に1と0の両方の状態をとることができるため、計算のショートカットが可能になる。

近年、量子コンピューティングに対する産業界の関心が高まるにつれ、Microsoft、IBM、その他の研究者は、比較的単純な量子ハードウェアでも有用な作業を実行できるアルゴリズムの徹底的な調査を開始しています。

ダイムラーのブレヒト氏は、IBMの初期プロトタイプを選んだもう一つの理由として、量子コンピュータが、バッテリー内部の化学構造や反応のシミュレーションなど、ダイムラーが関心を持つ問題において特に有用となる可能性を秘めている点を挙げている。量子コンピュータは、電気自動車の航続距離を延ばしたり、環境問題や倫理的問題を抱えるサプライチェーンを持つ希少金属であるコバルトへの依存を軽減したりできる可能性がある。

量子コンピュータが最初に役立つであろう問題はおそらく化学の問題だろうと、最近米国立標準技術研究所（NIST）を離れ、マイクロソフトに入社した量子コンピューティング研究者のスティーブン・ジョーダン氏は語る。分子の量子力学のシミュレーションは、量子ビット自身の量子特性に自然に適合する。

IBMの量子クラウドは現在、20量子ビットのプロセッサで構成されており、同社は50量子ビットの大型バージョンを披露した。ジョーダン氏は、50量子ビット、あるいはそれよりそれほど大きくないプロセッサでも、その量子ビットが十分に安定して動作すれば、化学分野で有用な研究を行える「かなり確かな」証拠があると述べた。9月には、IBMはわずか6量子ビットで小さな分子のシミュレーションが可能であることを実証した。

ダイムラーとJPモルガンが抱える他の課題への取り組みの道筋は、それほど明確ではありません。ブレヒト氏によると、ダイムラーは量子コンピューターによって配送車両のルートや工場内の部品の移動を最適化できる可能性も期待しています。ポートフォリオリスクの調整など、金融分野におけるいくつかの問題も、同様の計算に帰着する可能性があります。

ジョーダン氏によると、これまでのところ、コンピューター科学者は量子コンピューターがこうした問題にどのような優位性をもたらすかを証明できていない。「量子アルゴリズムが実際にどれほど有利なのかを理解するには、将来の量子ハードウェアを用いた実験に頼るしかないでしょう」と彼は言う。

IBMの量子プロジェクトを率いる副社長ダリオ・ギル氏は、まさにそれが彼の早期アクセス・プログラムが実現することを目的としていると述べている。「私たちの使命は、商業化につながる最初の量子アプリケーションを発見することです」と彼は言う。ギル氏と自動車業界および金融業界のパートナーたちは、これらの収益性の高いアプリケーションがいつ登場するかについて、まだ具体的な時期を明言できていない。「具体的なタイムラインは全く考えていません。私たちは、このプロジェクトの成功をそのように判断しているわけではありません」とJPモルガンのストルテ氏は言う。「これはあくまでも探索的な研究です。」

量子探求