新しい物理学AIは量子コンピューティング革命の鍵となるかもしれない

海外メディアの報道によると、量子コンピューティングは間違いなく現在最もエキサイティングなテクノロジーの 1 つですが、量子物理学を基盤としているため、理解するのが難しい概念であり、他のことを実行するのも困難です。しかし、物理学研究における最近の飛躍的進歩により、すべてが変わり、コンピューティング革命が起こる可能性があります。しかし、これが初めて起こったわけではない。

1943 年に IBM のトーマス・J・ワトソン (ワトソン AI の名前の由来) は、「全世界の市場を満たすには 5 台のコンピュータがあれば十分だ」と有名な​​発言をしました。これはおそらく、当時のコンピュータが非常に大きく、1 台で部屋全体を占めていたためでしょう。

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しかし、1971 年までに世界初のマイクロプロセッサが開発され、状況は変わりました。 1975 年、MITS Altair 8800 の誕生により、パーソナル コンピュータの時代が始まりました。また、MITS のソフトウェア エンジニアだった若き日のビル ゲイツが、マイクロソフトという小さなスタートアップ企業を設立するきっかけにもなりました。

従来のコンピューターが普及するはずがないと思われていた数十年後、今では、私たちが使っている小さなスマートフォンでさえ、アポロ宇宙計算を実行したすべてのスーパーコンピューターを合わせたよりも処理能力が高いのです。

量子コンピューティングも同様の軌道に沿って発展しています。

現在、IBM、Google、Microsoft、Rigetti などの量子コンピューティング システムは、昔ながらの部屋サイズのスーパーコンピューターと非常によく似ています。これらは巨大で、多くのエネルギーを必要とし、実験室環境でしか動作させることができません。同様に、量子コンピューターが消費者向けの製品になることは決してないだろうと主張する研究者、技術ジャーナリスト、評論家も少なくありません。

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しかし、マイクロプロセッサの発明と同様に、量子コンピューティング分野の科学者たちは、国際的な科学者チームが実施した最近発表された物理学の研究で、ひらめきの瞬間を発見したのかもしれない。

「電子量子物質可視化実験における科学的発見のための機械学習の利用」と題された論文で、研究チームは超伝導体の創出につながる可能性がある20年来の仮説を検証した。

コーネル大学、ハーバード大学、パリ南大学、スタンフォード大学、東京大学などの学術センターの研究者たちは、なぜ超伝導体が極温度でのみ電気を伝導するのかを調査しています。

超伝導体には銅酸化物と呼ばれる、まだ解明されていない物理学上の問題があります。基本的な考え方は、銅酸化物が電気を伝導できる温度まで冷却されると擬似ギャップと呼ばれる状態になるというものだが、研究者たちは正確に何が起きているのかを突き止めることができていない。ネイチャー誌によると、擬似ギャップに何が起こるかを明らかにすることが、プロセス全体を理解する鍵となる。「電子と原子の複雑な相互作用により、擬似ギャップ理論を説明することは難しく、その混沌とし​​た特性を観察することは困難です。物理学者の中には、この状態を銅酸化物の「暗黒物質」と呼ぶ人もいますが、説明のつかない擬似ギャップは超伝導を理解する鍵となるかもしれません。」

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この目的のために、研究チームは機械学習モデルを開発し、上図に示す情報が銅酸化物擬ギャップが粒子間の強い相互作用の結果であるという仮説を支持するのか、それとも弱い相互作用波の結果であるという仮説を支持するのかを調べました。実験結果は、擬ギャップが粒子仮説に近い挙動を示すことを示しています。残念ながら、この調査には第 3 の選択肢や追加の選択肢が含まれていなかったため、その背後にある具体的な理由を特定することは困難です。