量子コンピュータ: 研究室から世界を変えるまでの3段階の飛躍

量子コンピュータは近年、テクノロジー界で最も注目されているものの1つです。それは、従来のコンピュータの能力をはるかに超える想像を絶する機能を備えた、未来のスーパーコンピュータのようなものです。しかし、他の新興技術と同様に、量子コンピュータの開発は一夜にして実現するものではなく、長期間の調査と研究が必要です。科学者たちは量子コンピューティングの発展を3つの段階に分けます。

フェーズ1:

初心者、試運転

量子コンピューティングの第一段階における私たちの主な目標は、量子コンピューターがSFではなく、実際に存在する技術であることを証明することです。この目的のために、科学者たちは「ガウスボソンサンプリング」や「ランダム回路サンプリング」など、従来のコンピュータでは解決が難しいいくつかの難しい問題を設計しました。これらの難問は量子コンピュータの「格闘技大会」のようなものです。彼らを倒すことによってのみ、彼らは古典的なコンピュータに対する強さを証明できるのです。

激しい競争の末、Google の「Sycamore」量子コンピュータが最初に登場し、「ランダム回路サンプリング」問題に見事に解答しました。その後、中国科学技術大学も「九章」と「祖崇志」シリーズの量子コンピュータを発売し、「ガウスボソンサンプリング」問題を相次いで克服した。これらの成果は量子コンピューティングの新時代の幕開けを示すものであり、世界を興奮させています。

フェーズ2:

問題解決に集中し、一つずつ解決する

「武林会議」の課題を解決した後も、量子コンピュータは止まることなく、より広い目標に向かって進み続けました。第 2 フェーズでの私たちのタスクは、特定の分野における主要な科学的課題を解決し、実用的な科学的問題を解決するために特別に設計された専用の量子シミュレーターを開発することです。

例えば、化学の分野では、量子コンピュータは複雑な化学反応をシミュレートし、より効果的な触媒や新材料の設計に役立ちます。医薬品の研究開発の分野では、量子コンピューターは医薬品とタンパク質の相互作用をシミュレートすることができ、病気を治療するための医薬品をより早く見つけるのに役立ちます。材料科学の分野では、量子コンピュータは材料の微細構造をシミュレートすることができ、より強くて軽い新しい材料の設計に役立ちます。

これらの特殊な量子シミュレーターは、特定の問題に対する強力な機能を備えた、量子コンピューターの「特殊部隊」のようなものです。それらの出現は科学研究における大きな進歩を促進し、想像もできない多くの革新的な応用をもたらすでしょう。

この期間中、我が国は量子コンピューティングの研究において大きな進歩を遂げました。中国科学技術大学の潘建偉院士率いる研究チームは最近、フェルミオン・ハバード模型を解くための極冷原子量子シミュレーター「天源」の構築に成功し、古典的コンピュータを上回るシミュレーション能力でシステム内の反強磁性相転移を初めて検証した。当該研究成果は7月10日、国際学術誌「ネイチャー」にオンライン掲載された。

フェーズ3:

最終目標はすべての敵を一掃することです

最初の 2 つの段階の積み重ねを経て、量子コンピュータはついに究極の目標である、汎用的なフォールト トレラント量子コンピュータに到達しました。この「究極の戦士」は無限の計算能力を持ち、現在コンピューターで解決できるあらゆる問題を解決でき、環境ノイズなどの要因の影響を受けません。

もしそのような量子コンピュータがあれば、現在利用可能な最も複雑なコードを簡単に解読し、完璧なタンパク質構造を設計し、さらには宇宙全体の動作をシミュレートすることさえ可能になるだろう。これにより、人類の生産とライフスタイルは完全に変わり、科学技術の発展に新たな章が開かれることになります。

出典：重慶ラジオ科学普及体験センター

監査専門家：張 奇宜

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