グーグルのwillowがAI圏を震撼させて10年後に量子計算時代に入る？

寒郁轩良 · 发表于 2 小时前

もう一つの革命的な技術の進展はAIに不思議な助力を提供するだろう。
北京時間12月10日、グーグルは新しい量子チップWillow（ウィロウ）を開発したと発表した。この計算能力の優れたチップは、量子計算分野の30年来の重要な突破を実現し、5分で現在のコンピュータが10尭（10の25乗）年で完成することができる任務を完成することができる。研究成果は12月9日出版の『nature』誌に発表された。
ニュースが伝えられると、量子情報業界は歓呼し、AI圏も衝撃を受けた。
2つの重要な突破
Willowの重大な突破は2つの面で現れている：1つは性能、つまり計算能力の大幅な上昇である。
5分間の計算量は、現在最も高速に動作しているコンピュータの10尭（10の25乗）年で達成できるタスクに相当する。10&sup2;年は宇宙の年齢（約130億年）をはるかに上回っている。5分と10&amp ;sup2;年、この対比は、その計算速度の飛躍が非常に恐ろしいことを示している。
第二に、強力な量子誤り訂正能力である。
私たちが日常的に使用している通常のコンピュータは古典的な物理学に基づいており、バイナリシステムを採用しており、ビットを情報記憶と処理の基本単位としており、各ビットは0または1の2つの状態しか表すことができません。量子コンピュータは量子力学の法則に従い、量子ビットを基本情報記憶と処理単位として使用する。量子ビットは0と1の重畳状態で存在し、計算効率を大幅に向上させることができる。しかし問題は、チップに含まれる量子ビットが多ければ多いほど、エラーの確率が高くなることだ。
1995年に米マサチューセッツ工科大学応用数学科のPeter Shor教授が量子誤り訂正の概念を導入した。30年来、科学者たちは量子誤り訂正を研究してきたが、本質的な突破は得られなかった。
量子誤り訂正の分野でWillowが実現した大きな進展は、拡張可能な正方形メッシュに基づいて、論理量子ビット数（現在は105量子ビット）が増加したが、誤り率は急速に低下したことである。3 x 3符号化量子ビットから5 x 5のメッシュに拡張し、さらに7 x 7のメッシュに拡張し、拡張するたびにエラー率が半減する。また、Willowはリアルタイムで誤り訂正することができ、これにより短時間でより上位の量子ビット（例えば1050個）に拡張することが可能になる。
以上の2つの重大な突破は、性能の向上よりも誤り訂正能力が科学者の注目を集めている。
量子計算が加わり、AIが鬼に金棒のようになる
量子チップは量子コンピュータのコアである。Willowの研究開発チームはハートマット・ネビン（Hartmut Neven）が率いるグーグル量子AI実験室だ。ハートマット氏によると、Willowは大規模、自己誤り訂正量子コンピュータへの大きな一歩であり、その誤り訂正能力と古典を超える計算能力は、新薬の発見を支援することから、より効率的な電気自動車のバッテリーの設計、核融合と新エネルギー代替の進展を加速させることまで、私たちをより商業的な応用を提供できるシステムに近づけている。
グーグル量子AI実験室という名称が指すように、量子計算+人工知能は、人類が汎用人工知能に向かって発展するための実行可能な経路になるだろう。ハートマット氏が言及した核融合研究は、従来のコンピュータではできなかった膨大な計算量を伴うが、量子計算は完全に可能である。
例えば、最近の大モデル訓練で遭遇したScaling Law（規模法則）が失効する懸念は、巨大な資金投入とパラメータの増加のためであり、それに対応する効果が得られず、OpenAIのようなAI大手も開発のボトルネックに陥る可能性がある。しかし、Willowの出現は、将来の量子計算がどのパラメータを担う大モデルの訓練も小さなcaseにすぎないことを示している。
マースク氏やOpenAI CEOのサム・ウルトラマン氏らがWillowを絶賛した理由でもある。もし大規模、自己誤り訂正量子チップが人工知能チームに参加すれば、AGIの予定通りの到来の確定性が大幅に強化される。マースク氏は今年10月末、「未来投資イニシアティブ」大会の人工知能討論会に参加した際、AIがすべての人類総合能力（つまりAGI）を実現できるのは2028年から2029年ごろだと述べた。ウルトラマンは今年9月末にも、超人工知能が未来の「数千日」内に誕生する可能性があると個人的な文章で述べている。
ハートマット氏は、2012年に設立された実験室を「（グーグル）量子人工知能」と命名した理由を説明する際、人工知能と量子計算は私たちの時代で最も変革的な技術であることが証明されるだろうが、先進的な人工知能は量子計算から大きな利益を得るだろうと述べた。
しかし、一部の科学者はグーグルの最新量子チップの性能定義について議論している。英サリー大学のコンピュータ専門家アラン・ウッドワード氏は、Willowの登場は「実用的な量子コンピュータの製造に努力しているすべての人を鼓舞している」と述べたが、グーグルは量子コンピュータのためにカスタマイズした性能テストツールを使ってこのチップを開発しているため、その計算性能を従来のコンピュータと比較するのは正確ではなく、「アップルとオレンジを一緒に比較することができないようだ」と述べた。
之江実験室主任で阿里雲創始者の王堅院士も12月13日、Willowは非常に専用の装置を用いて、非常に特殊な任務を完成した。それは比類のない速いそろばんであるか、それとも今日（伝統的なコンピュータの）計算装置を本当に超えた計算であるか、改めて考える必要があるが、この問題には今日の私たちにはまだ答えがない。
量子計算時代はあとどのくらいで到来するのか。
AIと量子計算の相互助力は、量子チップと量子コンピュータの規模化された商用プロセスを加速させるが、専門家はそれにも5 ~ 10年かかると初歩的に予測している。ハルトムント氏は、実際にビジネスシーンに応用されている量子コンピュータは2030年までには現れない可能性があることを認めた。
Willowの規模化された商用、特に民生には、まだ時間がかかりそうだ。科学者は1946年に世界初の汎用コンピュータを発明したが、20、30年を経てパーソナルコンピュータは規模化された。
2019年10月、前述のグーグル量子AIチームはその「量子覇権（Quantum Supremacy）」の研究成果をネイチャー誌に発表し、54個の量子ビット数の量子チップを開発したと発表した。当時、グーグルのサンダル・ピチャイCEOはライト兄弟が飛行機を発明した時の初の12秒成功と比較した。しかし、航空機の大規模な商用化も20、30年後だ。
昨年11月、英偉達の黄仁勲CEOはハーバード・ビジネス・レビュー英語版編集長の殷阿笛（Adi Ignatius）氏とのインタビューで、量子コンピュータが本格的に工業化するにはあと10年、さらに20年かかる可能性があると述べた。2024年6月26日、黄仁勲氏は英偉達年次株主総会で、実用的な量子計算はまだ数十年かかると改めて表明した。その時、アルゴリズムは加速計算と量子方法の結合である。しかし、黄仁勲氏がこのような見方を発表した時、業界の突進的な意義を持つグーグルWillowはまだ登場していなかった。
強調に値するのは、我が国は量子計算研究の分野でも世界の最前線に立っていることだ。
2024デジタル科学技術生態大会でこのほど、中電信量子情報科学技術グループは超伝導量子コンピュータ「天衍504」を正式に発表した。これは24ビット、176ビット2台、504ビット量子コンピュータ1台からなる国内最大の量子計算クラスターであり、5種類の演算性能が世界トップクラスの高性能エミュレータとCqlib量子プログラミングフレームワークを提供している。中国電信が2023年11月に「天衍」量子コンピューティングクラウドプラットフォームを発表し、対外サービスを提供して以来、すでに世界50カ国以上、1200万アクセスを超え、実験任務数は60万を超えた。また、中国科学技術大学の潘建偉副学長は量子計算、量子通信、量子暗号化の分野での研究成果は、とっくに国際的にリードしているレベルに属している。
2024年1月、工信部など7部門が発表した「将来の産業革新発展の推進に関する実施意見」は、量子情報を将来の産業計画に組み入れた。量子情報技術には、量子通信、量子計算、量子暗号化測定の3つの主要な側面が含まれている。
10月29日、潘建偉氏は2024量子科学技術と産業大会の開幕式で、グーグルやIBMなどの有名企業、英国やフランスなどの一部の国が、2035年前後に100万個の量子ビットコヒーレント操作を実現する目標を掲げていることを明らかにした。百万級量子ビットコヒーレント操作は量子情報技術を実現する重要な方法であることが分かった。
今後10年から15年、量子誤り訂正の基礎の上で、基本機能を備えた汎用誤り許容量子コンピュータを実現し、暗号分析、ビッグデータ分析などの応用を探索することが期待されている。その時になって初めて量子計算時代の到来と言える。
その際、ビットコインを含む従来のコンピュータベースの暗号アルゴリズムシステムはすべて再構築する必要があります。これもWillowが発表した日にビットコインが下落した理由だ。もちろん、量子計算時代までまだ長い時間があるため、ストレス後のビットコインは再び上昇した。

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