Hyperion、量子コンピューティング市場のスナップショット

John Russell

先日開催されたHPCユーザーフォーラムにおいて、アナリスト企業のHyperion Research社が発表した最新情報によると、新興の量子コンピュータ（QC）市場は、年率27％（CAGR）で成長し、2024年には8億3000万ドルに達すると見込まれている。興味深いことに、Hyperion社が行った潜在的なQCユーザの期待に関する調査では、2024年の支出は10億ドルになると予測されている。おそらく最も重要なことは、QC市場の最新情報がカンファレンスの議題として取り上げられたことだろう。

商用プレイヤーが存在するにもかかわらず、近年の量子コンピューティングは、魅力的ではあるものの、ほとんど研究開発の域を出ていないのが現状だ。その将来性と、時代に取り残されることへの不安から、実用的な量子コンピューティングの実現に向けて、世界的に激しい競争が展開されている。Bob Sorensenの講演のタイトルは、量子コンピューティング：最先端コンピューティング分野での活躍 – 量子コミュニティの現実と願望の両方を捉えている。

しかし、Sorensenは、量子コンピューターの技術的課題については、一切触れなかった。「今日の些細なプレゼンテーションから皆さんに感じていただきたいのは、量子コンピューティングは国家レベルの現象であるという概念です。」Hyperionの量子コンピューティング担当チーフアナリストであるSorensenは、「他の多くの技術がこれほど迅速かつ広範囲に開花しているとは思えないほど、量子コンピューティングは世界中で行われています」と述べている。

Sorensenは、Shorのアルゴリズム（因数分解）とその暗号への利用の可能性が、量子開発の開花を刺激する重要なきっかけになったと述べただけで、量子技術の詳細については触れなかった。「ここでの問題は、コンピュータは掛け算は得意だが、割り算は苦手だということです。そのため、素数の因子を解明することは非常に困難であり、今日の暗号化アルゴリズムのほとんどが素数を基本としている理由の1つです。なぜ量子コンピュータがこれほどまでに普及したのか、その理由を説明しましょう。Peter Shorと彼がAT&Tで初期に行った研究がすべての始まりです」とSorensenは言う。

下の図に示すように、大きな素数を因数分解するためのShorのアルゴリズムを量子システムで実行すると、古典的なアルゴリズムよりもはるかに高速になる。

現在、量子コンピュータの能力が古典的なシステムを凌駕すると期待されているアプリケーション分野は数多くある。「材料科学、化学、製薬、さらには石油・ガスなどの分野での物理シミュレーションが、現在最も注目されている分野です。また、機械学習や最適化の分野でも、量子コンピュータを使って最先端の研究が行われています。重要なのは、そのリストが日に日に長くなっていることです」と彼は言う。

この潜在的な利益（およびトレンドを無視した場合のリスク）が、量子コンピューティングの復活を促しているのだ。

「上の2つの図からわかるのは、基本的に、量子コンピューティングや量子通信の研究を行っている国がいくつもあるということです。米国と中国がリードしていることは確かですが、多くの国が重要なレベルの活動を行っています」と述べている。

国際的な取り組みの規模（資金）、拡大するエコシステム（ハードウェア、ソフトウェア、コンサルティング企業・団体）、量子コンピューティングに取り組む研究者の数を考えると、これらの労働者の軍団が量子コンピューティングの実用化に向けた障害を着実に取り除いていくことに大きな期待が持てる。ある意味では，着実に進む量子の進歩が，このようなQC成功の必然性を後押ししているとも言える。HPCwireの記事「Fast Pass Through (Some of) the Quantum Landscape with ORNL’s Raphael Pooser」で、進歩の例を紹介している）。

商業的な準備が整っているかどうかを示す指標としてよく取り上げられるのが、いわゆる量子スプレマシー（QS）と呼ばれるもので、古典的な計算機では現実的にできない計算を、量子コンピュータが実行できるかどうかというものである。Googleや中国の研究者グループがQSを達成したと報告しているが、量子優位性（QA）の達成よりはQSは重要ではないという意見も多くある。Sorensenは、潜在的なユーザが、理論的な究極の能力よりも実用性を重視していることを示すデータを示した。

「ユーザに話を聞いてみると、彼らは量子的な優位性に興味がないことがわかります。42％のユーザは、既存のアプリケーションで50倍以上の性能が得られれば、量子の利用を検討すると答えています。量子コンピューティングのサプライヤーは、量子コンピューティングの能力のより難解な側面を強調しすぎているかもしれませんが、潜在的なエンドユーザが期待するパフォーマンスの向上はもっと緩やかなものであることがわかります」と述べている。「ユーザの視点から見ると、この分野の発展には多くの期待と楽観が寄せられています」。

Sorensenは、量子コンピュータが従来のコンピュータに取って代わるのではなく、GPUなどの他のチップアクセラレータと同じように、特定の問題に特化したアクセラレータとして機能すると考えていることを強調した。

「量子コンピューティングの名前を変えるとしたら、今はむしろ量子アクセラレータと考えています。これは、従来のコンピューティング能力の狭い範囲でパフォーマンスを向上させる能力ですが、非常に高い収益率を実現します。つまり、これが重要なメッセージなのです。今後も興味深い仕事がたくさんあり、やるべきこともたくさんあります」と述べている。(量子技術関連企業の例へのリンク)

HPCユーザーフォーラムでのBob Sorensenのプレゼンテーションからのスライド