[Shocking]Google has changed the world! The quantum computer “Willow” has completed 1 quintillion years’ worth of calculations on a supercomputer in 5 minutes! A thorough explanation of quantum computers!

【衝撃】Googleが世界を変えた!量子コンピュータ「Willow」でスパコン1京年分の計算を5分で完了!量子コンピュータを徹底解説!

皆さん、こんにちは。大人小学校へよう こそ。最近Googleが発表した量子 コンピューターチックリロが世界中で 大きな話題になっているんです。なんと 世界最速のスーパーコンピュータで1 ミノる詰まり10の25年かかる計算を たったの5分で終わらせたと言うんですよ 。ちょっと待ってください。1教年って何 ですか?宇宙の年齢が約138億年です から。それよりもはるかに長い時間ですよ ね。そんな計算を5分でやってのけるって もう意味が分からないレベルです。でも そもそも量子コンピューターって何なん でしょうか?普通のコンピュータと何が 違うんでしょうか?そしてこの技術が実現 したら私たちの生活はどう変わるん でしょうか?今日はこの量子コンピュータ について基礎からしっかりでも分かり やすく解説していきます。第1章普通の コンピューターの限界。まず私たちが普段 使っているコンピューターの仕組みから見 ていきましょう。スマホやパソコンは全て 0と1の組み合わせで情報を処理してい ます。これをビットと呼びます。電気が 流れているか流れていないかスイッチが音 を吹かそういう2つの状態だけで全てを 表現するんです。例えば8ビットあれば2 の8乗、つまり256通りの情報を表現 できます。でも1度に処理できるのはその 中の1つだけです。0か1どちらかしか 選べないんですね。これまでコンピュータ の性能はムアの法則に従って向上してき ました。これは反動体の集席度が約2年で 2倍になるという法則です。つまりチップ に詰め込めるとランジスタの数がどんどん 増えてコンピューターがどんどん早くなっ てきたわけです。でもこの法則も限界に 近づいています。なぜかと言うと トランジスタがあまりにも小さくなりすぎ て原子レベルの大きさに近づいてきたから です。ここまで小さくなると容子引き的な 効果が現れて電子が勝手に壁を通り抜け たりして正常に動作しなくなってしまうん です。さらに現代のコンピュータにはどう しても解けない問題があります。例えば 巡回セールスマン問題というものがあり ます。セールスマンが複数の都市を訪問し て元の場所に戻る最短ルートを見つける 問題なんですが、都市の数が増えると計算 量が爆発的に増えてしまうんです。が10 個なら約360万通り、20個なら約 240通り、30個ならもう天文学的な 数字になります。現在のスーパー コンピュータでもある程度以上の規模に なると宇宙が終わるまでに計算が終わら ないんです。そこで登場するのが用紙 コンピュータなんです。第2章コンピュー ターって何?用姿コンピュータは用子力学 という物理学の法則を使って計算する コンピュータです。陽力って何?って思い ますよね。簡単に言うと原子や電子といっ たとても小さな世界での物理法則のこと です。この世界では私たちの常識では考え られないような不思議なことが起こります 。子コンピュータは普通のコンピュータの ビットの代わりに用紙ビット約して9 ビットというものを使います。普通の ビットは0か1のどちらかですよね。でも 用紙ビットは0と1を同時に表現できるん です。これを重ね合わせと呼びます。例え て言うならコインを投げた時普通は評価裏 のどちらかが出ますよね。でも容姿の世界 ではコインが回転している間表でも裏でも ある状態つまり両方の状態が同時に存在 するんです。観測した瞬間に初めて評価 裏下が決まるんですね。これがどれだけ すごいかと言うと2つの量子ビットがあれ ば001 週1の4つの状態を同時に表現できます。 3つなら8つの状態、4つなら16の状態 と指数関数的に増えていくんです。100 個の量子ビットがあれば2の100乗、 つまり約10の30乗りの状態を同時に 表現できます。これは宇宙にある原子の数 よりも多い数です。さらに用姿同士は用紙 も連れまたはエンタンブルメントという 現象で結びつきます。これは離れた場所に ある量子ビット同士がまるでテレパシーの ように瞬時に影響し合う現象です。 アインスタインはこれを不気味な遠隔作用 と呼んで信じたくなかったそうです。でも 実験で何度も確認されていて用し気学の 重要な性質の1つなんです。この 重ね合わせとエンタングルメントを使う ことで用紙コンピュータは普通の コンピュータでは不可能な並列計算を実現 できるんです。第3章Googleの ウィロは何がすごいのか。さて、 Googleが発表した量子 コンピュータチックウロ の話に戻りましょう。ウィローが達成した 2つの大きなブレイクスルーがあります。 1つ目は用紙謝り訂すです。用紙 コンピュータには大きな弱点があります。 それは用紙ビットが非常に壊れやすいと いうことです。注意の温度変化、電磁波、 振動、あらゆる外部からの影響で用姿状態 が崩れてしまうんです。これを デコヒーレンスと呼びます。用紙 コンピュータは絶対レードに近い極定音で 動作させる必要があるんですが、それでも エラーは発生します。そして用姿の数を 増やせば増やすほどエラーも増えてしまう という事例がありました。でもウィローは ビットを増やしながらエラー率を下げる ことに成功したんです。具体的には3X3 のグリッド、5X5のグリッド、7×7の グリッドと量子ビットを増やしていく過程 でエラー率を半分ずつ減らすことができ ました。これは1995年にピーター ショアという研究者が提唱した量子誤り性 不号という理論が実際に機能することを 証明したものです。理論の提唱から約30 年ついに実証されたんですね。2つ目の ブレークスルーが冒頭でお話しした計算の 速さです。ヒロはランダムカ路 サンプリングという特殊な計算問題で世界 最速のスーパーコンピューター フロンティアが10の25年かかる計算を 5分で完了させました。週の25年という のは宇宙の年齢138億年のさらに 1000兆以上です。もはや想像もでき ない時間ですよね。これは容姿超越生また は用姿有優意性と呼ばれる概念の実証です 。つまり用姿コンピュータが従来の コンピューターでは実質的に不可能な計算 を実行できることを示したんです。実は Googleは2019年にも量子超越性 を主張していました。でもその時は計算の 性格性や本当にスーパーコンピュータでは 解けないのかという点で論争がありました 。今回のウィローはそうした批判を 乗り越える形でより明確に量子超越性を 実証したと言えます。第4章量子 コンキュータの種類。ここで量子 コンキュータにもいくつかの種類がある ことをお話ししておきましょう。まず レート型子コンピュータです。 Googleのウィローはこのタイプです 。量子ゲートと呼ばれる基本的な操作を 組み合わせて複雑な計算を実行します。 普通のコンピュータの論理ゲートの量子版 と考えてください。汎用的で様々な問題に 対応できますが、実現が難しいという特徴 があります。次に用紙アニーリングという タイプがあります。これは最適化問題に 特化した量子コンキュータです。カナダの DF社が商用化していてすに企業などが 利用しています。ゲート型ほど汎用的では ありませんが、実用化が進んでいます。他 にもトポロジカル量子コンピューターなど 研究段階のものもあります。また量子 ビットを実現する方法も様々です。 Googleは超電動方式を使っています が、他にもイオントラック方式、行子方式 、中性原子方式など色々な技術が競争して います。それぞれに長所と単所があって、 どの方式が最終的に主流になるかはまだ 分かりません。まるでコンピュータの例明 器真空間とトランジスタが競争していた 時代のようですね。第5章用紙 コンピュータで何ができるのかでは用紙 コンピュータが実用化されたら何ができる ようになるんでしょうか?暗号の解読と 新しい暗号。まず暗号の分野です。現在 インターネットの安全性はRSA暗号と いう暗号方式で守られています。これは 大きな数の素因数分解が非常に難しいと いう性質を利用しています。例えば15と いう数字の素数分解は簡単ですよね。3× 5です。でもこれが数百桁の数字になると 現在のスーパーコンピュータでも何万年も かかってしまいます。ところが1994年 にピーターショアが発見したショアの アルゴリズムを使えばコンピュータで効率 的に素因数分解ができるんです。つまり 現在の暗号が破られてしまう可能性がある んですね。これは大問題です。世界中の 金融取引、個人情報、国家鬼密全てが危険 にさらされます。そのため今大量子号 つまり量子コンピュータでも破れない 新しい号方式の開発が旧で進められてい ます。アメリカの国立標準技術研究所 NISは2024年に大量支合の標準を 発表しました。将来に備えて今から暗号を 切り替える準備が必要なんです。新薬の 開発。次に医療の分野です。新しい薬を 開発するには分子の構造や相互作用を正確 にシミュレーションする必要があります。 でも分子を構成する電子の動きは量子力 気楽で決まっていて従来のコンピュータで は正確にシミュレーションできないんです 。用紙コンピュータなら用紙を量子で シミュレートできます。つまり分子の 振る舞いを正確に予測できるようになるん です。これによって新薬の開発期間が大幅 に短縮されたり、個人の遺伝子に合わせた オーダーメイド医療が可能になったりする かもしれません。ガやアルツハイマー業と いった難病の治療法が見つかる可能性も あります。材料科学の確信量子 コンピュータは新しい材料の設計にも 役立ちます。例えば質音で動作する頂電 動体が発見できればエネルギーの総電ロス が0になります。電力不足の問題が一気に 解決するかもしれません。またより効率的 な対応電池、より強くて軽い素材未酸加 炭素を効率的に吸収する物質など様々な 心材料が開発できる可能性があります。 進行知能の進化、AI、特に機械学習の 分野でも用紙コンピュータの活用が期待さ れています。大量のデータからパターンを 見つけ出す作業は用紙コンピュータが得意 とする分野です。機械学習という新しい 研究分野も生まれています。今のAIでも 十分すごいですが容子コンピュータと 組み合わさったらどれだけ賢くなるん でしょうね。想像するだけでワクワクし ます。金融とビジネス。金融の世界では リスク分析、ポートフォリオ最適化詐欺検 などに量子コンピューターが使われる可能 性があります。また物流の最適化、 スケジュール管理、サプライチェーンの 改善などビジネスのあらゆる分野で複雑な 最適化問題を解くのに役立つでしょう。第 6章課題と今後の展望。ただし容姿 コンピュータが実用化されるまでにはまだ いくつもの課題があります。エラー訂性の 完成。ウィローはエラー定性の大きな進歩 を示しましたが、まだ完適ではありません 。実用的な量子コンピュータを作るには もっと多くの量子ビット、もっと低い エラー率が必要です。研究者たちは実用的 な量子コンキュータには100万個以上の 物理的な量子ビットが必要だと推定してい ます。ウィローは105個の量子ビット ですから、まだまだ道乗りは長いですね。 ケーラビリティ ビットの数を増やすのは技術的に非常に 困難です。用子ビット同士を正確に制御し ながら外部からの影響を遮断する必要が あるからです。現在の量子コンピュータは 冷蔵庫のような大きな装置の中に入ってい て絶対レードに近い温度で動作しています 。これをもっと大規模にスケールアック するのは大きなチャレンジです。 アルゴリズムの開発量子コンピュータが 得意な問題は実はまだ限られています。 ショアのアルゴリズムやグローバーの アルゴリズムなどいくつかの有名な アルゴリズムはありますが、あらゆる問題 で従来のコンピューターを上回るわけでは ありません。量子コンピュータの芯の力を 引き出すにはもっと多くの量子 アルゴリズムを開発する必要があります。 コスト現在の量子コンピューターは非常に 効果です。地大数十億円から数百億円もし ます。そして維持費も莫大です。将来的に はクラウドサービスとして提供される でしょうが、一般の人が気軽に使えるよう になるにはまだ時間がかかりそうです。第 7章日本の量子コンピュータ研究。日本も 量子コンピュータの研究では世界の最前線 にいます。大阪大学、東京大学、イ科学 研究所などで活発な研究が行われています 。タイトルにあった大阪大学の教授もこの 分野任者ですね。日本政府も用姿技術を 重要な戦略分野と位置づけていて、大規模 な投資を言っています。2023年には 量子技術の研究開発に10年間で1兆円を 投じる計画を発表しました。また日本企業 も参入しています。富士2やNECは量子 コンキュータの開発を進めていますし、 トヨタやソニーなども量子技術の研究に 投資しています。量子コンピュータは まさに国家間の技術の最前線です。 アメリカ、中国、ヨーロッパ各国も巨学の 投資を言っています。この分野で遅れを 取ると将来の科学技術、経済、安全保障に 大きな影響が出る可能性があります。日本 もこの競争に負けないよう頑張って欲しい ですね。第8章容量子コンキュータは世界 をどう変えるか。最後に容姿コンキュータ が実用化された未来を想像してみましょう 。企業の未来あなたが病院に行くとAIが 量子コンピューターを使ってあなたの遺伝 子情報を分析し最適な治療法を数秒で 見つけ出します。何秒も多くが治療可能に なっているでしょう。環境問題の解決。 飛行変動のシミュレーションが正確になり 効果的な対策が立てられるようになります 。資産化炭素を効率的に回収する技術や 新しいグリーンエネルギーが開発されて いるかもしれません。交通と物流都市の 交通システムが完適化され重体がなくなり ます。物流も効率化されて欲しいものが 驚くほど早く安く手に入るようになる でしょう。科学の進歩、宇宙の謎、生命の 期限、意識のメカニズムなどこれまで解け なかった問題に答えが見つかるかもしれ ません。科学の進歩が加速して想像もでき ない発見がなされるでしょう。でも同時に 新たな課題も生まれます。コンピュータで 暗号が破られたらや安全保障はどうなるん でしょうか?用紙コンピューターを持つ国 と持たない国の間で技術格差が生まれない でしょうか?強力な技術が悪用される危険 性はないでしょうか?そして量子 コンキュータとAIが組み合わさったら 人間の知能を超える超知能は誕生するかも しれません。それは人類にとって福印なの か、それとも脅威なのかまとめ。さて、 今日は量子コンピュータについて Googleの最新 のニュースを入り口に基礎から応用まで 詳しく見てきました。用紙コンピュータは 0と1だけでなくその重ね合わせ状態を 使って計算する革命的な技術です。従来の コンピュータでは不可能だった計算を信じ られないスピードで実行できます。 Googleのウィローは量子誤り体訂性 の実証と量子超越性の明確な実証という2 つの大きなブレークスルーを達成しました 。これは実用的な量子コンピューターへの 大きな一歩です。将来コンピュータは医療 、裁量科学、AI、金融、そして社会の あらゆる分野を変革する可能性を秘めてい ます。でも技術的な課題はまだ多く、実用 化にはもう少し時間がかかりそうです。 そして技術が進歩すればするほど倫理的、 社会的な問題も考えていく必要があります 。私たちは今コンピュータの歴史における 大きな転換点に立っています。 コンピュータの時代はもうすぐそこまで来 ているんです。あなたは容子コンピュータ が実現する未来についてどう思いますか

The quantum computer chip “Willow” announced by Google has shocked the world!It is an amazing achievement, completing calculations that would take 1 quintillion years on a supercomputer in just 5 minutes. In this video, we will thoroughly explain from the basics what quantum computers are, how they differ from conventional computers, and how this technology will change our future! 🎤Software used━━━━━━━━━━━━━━━━ Voice synthesis: VOICEVOX: Zundamon━━━━━━━━━━━━━━━━ ⏰Table of Contents━━━━━━━━━━━━━━━━ Opening Limits of ordinary computers What is a quantum computer? Google’s “Willow” feat What types of quantum computers can do? Challenges and future prospects Japanese quantum computer research Summary of the future that quantum computers will change━━━━━━━━━━━━━━━━ 📌What you can learn from this video━━━━━━━━━━━━━━━━ ・Basic principles of quantum computers (qubits, superposition, entanglement)・Innovation of Google’s “Willow” chip ・Challenges and prospects for application/practical use in cryptography, medicine, AI, and materials science ・Current status of quantum technology research in Japan ━━━━━━━━━━━━━━━━ #Zundamon #Explanation video━━━━━━━━━━━━━━━━ At adult elementary schools, we explain important things that are not taught at school in an easy-to-understand manner! Please subscribe to the channel and give us a high rating!