Vol.2 −量子コンピュータは人間に何をもたらすのか−未来を変えてしまう可能性を秘めた「量子コンピュータ」に注目している「リンククラブ」は、前号より各界の第一線で活躍する研究者や権威にインタビューを開始した。どうやら何か大きな変化が起りそうだ。現在の価値観を覆す新しいものが誕生するのでは…。期待と不安が入り混じる。しかし、私達が近い将来、必ずや出会う世界がそこにあることは確かだ。量子コンピュータは人間に何をもたらすのか？ この21世紀を象徴するパラダイムチェンジにインタビューを通じて取り組んでいくことで、ほんの少しかもしれないが、可能性のある未来に近づきつつあるように見える。 量子コンピュータを理解するためのステップ
発想を転換した天才ファインマンの偉業1959年、物理学者のリチャード・ファインマン教授は、カルフォルニア工科大学で開かれたアメリカ物理学会で記念すべき講演を行った。講演の内容は、「原子・分子レベルではまだ活かしきれていないスペースが存分にある。この量子力学的な振る舞いを計算に利用しよう」という提案であった。つまり、これまでの半導体をもとにしたコンピュータとはまったく異なる新しいコンピュータの概念を提示したのである。それまで量子力学は、物理学としては重要な位置にあったが、確率でしか表現できないというやっかいな性質のため、コンピュータの開発とは無縁のものだと思われていた。論理的には実証されているものの、現実の世界で利用するにはあまりにも難しい領域だったのだ。ファインマンによる、量子力学をコンピュータに応用するという逆転の発想は、多くの科学者を驚かせた。当初、その実現を疑問視する者も多かったが、その後、新しいアルゴリズムの可能性が生まれるとともに、世界中の研究者が夢中になるテーマへと育っていった。
1918年、ブルックリンに生まれたファインマンは、常にユニークなアイデアを科学の世界に持ち込み、多くの人を啓蒙した物理学者である。1942年、プリンストン大学で博士号を取得。第二次世界大戦中に原爆の開発を目的としたマンハッタン計画で重要な役割を果たし、その後コーネル大学およびカリフォルニア工科大学で教鞭をとった。1965年、量子電磁力学の研究で、朝永振一郎、ジュリアン・シュインガーとともに、ノーベル物理学賞を受賞。1988年、死去。1963年初版された「ファインマン物理学」のテキストは、いまだに教師のため、優秀な初心者のための手引き書として君臨している。同時に、人間的にも非常に魅力あふれる人物で、その痛快なエピソードと多面的な人となりで広く知られている。ベストセラーとなった自伝「ご冗談でしょう、ファインマンさん」（岩波書店刊）ほか、ファインマン氏に関する書籍は日本でも入手可能。
連載2回目にご登場いただくのは、東京大学名誉教授の石井威望氏。医学、システム工学、マルチメディアなどの専門分野を自由に横断し、学術界と経済界の垣根をも越えて多方面で活躍する現代の権威は、パラダイムチェンジが起り、デジタルから次の段階へと思想的変化が起っていると示唆する。では、量子コンピュータのある未来とは、いかなるものなのか？ 前後編に分けて送る石井氏のインタビュー。前編は量子コンピュータをとらえるために、私たちが知っておかなければならない考え方を軸に語ってもらった。 ____まずご自身の量子コンピュータのイメージをお話ください。 最初に例え話として、飛行機が初めて空を飛んだ時のことをお話しします。人類で最初に空を飛んだのはライト兄弟ですね。前号（Linkclub Newsletter 6月号）で、西野先生が「量子コンピュータはいつできるのか？」という質問に「何をもって量子コンピュータができたと言えるのか？」と逆に質問しておられますね。飛行機の場合も同じです。何をもって飛行機は「飛んだ」とするのか。実はライト兄弟が飛行する前に何人も飛行の実験をした人がいます。しかし、なぜ「飛んだ」と言わないのか。それは飛行機がちゃんと着陸できて初めて「飛んだ」定義に合致することができるからなのです。ライト兄弟より前に、飛行機が飛んだ先例はありますが、ことごとく着陸の際に壊れているんです。安全に着陸して、すぐにまた飛ぶということができなかった。このエピソードには、人類が陥りやすい誤りが含まれています。当時の人は、飛行機とは「飛び上がるだけのもの」だと思っていたようです。しかし、実際のところ、飛行機とは「安全に着陸できるもの」だったのです。ライト兄弟は安全に着陸するために周到な準備をしています。空中での安定を確保し、それができた上で安全に着陸できるというところまで確実に導くわけです。そうすると飛行の反復ができる。だから航空事業として成り立つのです。 量子コンピュータを語る上でも、何が量子コンピュータなのかという問題があります。私はそれを解くキーワードとして「キュービット」を基本にした「キュービタル」を挙げます。このコンセプトを用いれば、量子コンピュータは理解しやすくなると思います。
____では、「キュービタル」とはどういう意味ですか？ キュービタルというのは、パラレルリアリティという言葉で説明するのが一番わかりやすいでしょう。たとえばこの部屋はひとつの実在する世界です。「ひとつの」ということに注目してください。この部屋にいると、この部屋以外のことはわからないわけです。当然この部屋以外にいっぱい世界があり、パラレルに動いています。パラレルリアリティとかキュービタルという概念、あるいは量子コンピュータという感覚を理解するための問題点は、飛行機でいうところの「空中に浮かぶ」感覚を味わうことがまず第１の要件です。本来、様々な要素がお互いにもつれあう状態にあるはずなのに、もつれあっているように見えないということが障害になっています。この部屋だけが独立し、閉じている。ここで安定しているような気になっている。他の世界がパラレルに動いて、それらと同時につながっているような自信や実感がないわけですね。 ____量子の世界では、0と1が同時に存在するわけですね。 従来、事実や答えはひとつだけでした。0か1か、ひとつだけにこだわってきたんです。20世紀前半、量子力学的な世界観が広がり始めた頃、最初にぶつかったのは「光は波動であるか、粒子であるか」という問題でした。量子力学のスタートは、両方とも実在するものであることを発見したことにあります。「どっちかひとつ」というスタンスは、シングルリアリティにこだわる19世紀の古典物理学の考え方です。それが量子力学の登場で、思想的に変わったのです。「光は波動であり、粒子である。両方とも本当だよ」というように。多くの人はこの理論を受け入れにくかった。でも、現在、量子力学のほうが古典力学よりも宇宙を研究する際には重んじられている。 パラレルリアリティとは、ここにも現実があるし、他にも現実がある。すべての実在はパラレルになっているという見方です。未来を占う時に必要なのはこの感覚なのです。このようなキュービタルという考え方は、新しい時代の牽引力になりうると思います。そこで、「量子コンピュータとは何か」という問いのひとつの答え方として、「パラレルリアリティを実現するようなマシン」とも表現できます。
____では、量子コンピュータは現在使っているコンピュータと何がどう違ってくるのでしょうか？ 根本思想が違ってきます。単なる部分的性能、たとえばスピードが速くなるということは有効だけど、それは本質的なことではありません。重要なのはキュービタルのようなコンセプトです。新しく誕生した思想自身が如実にあらわれる分野があります。真っ先に登場したのはIT分野です。それが量子コンピュータのような形で実現しようとしています。遅れてバイオやナノテクなど他の産業に広がっていくでしょう。 量子コンピュータを実現するための課題はたくさんあります。ひとつはハードウェアですね。ライト兄弟の例で言えば、いいエンジンをつくってくれなくちゃ飛べないわけです。キュービットを実現するデバイスとしてスピントロニクスとかいっぱいありますが、どれが本命として残るのか、まだ定かではありません。数学的なコンピュータモデルであるチューリングマシンから、現在のデジタルコンピュータが実現していく途中にも同じことが起りました。1937年、イギリスの数学者チューリングがコンピュータの原型である、いわゆる「チューリングマシン」と呼ばれる数学的なモデルをつくり、40年頃になるとエントロピー概念を拡張した物理学者シャノンによって、現在のデジタル情報量の単位である「ビット」が登場します。これが50年代になると、商用的に使うコンピュータにまで発展していくわけです。デジタルコンピュータの前はアナログコンピュータでしたが、ここで私などの世代はアナログの限界を嫌というほど知りました。ですから、コンピュータの進化の過程は、ハードウェアの限界が決定的な実現における条件になっているわけです。
____思想的な変化とは、何から何への流れの変化ですか？ チューリングマシンの登場から、デジタル化が進み、プログラムがあればユニバーサルに仕事ができるようなった時、まさにパラダイムチェンジが起ります。そしていま起ころうとしているのも、現在のデジタルからキュービタルへ変わることによって起こる思想的変化なのです。しかし、その変化はハードウェアと密接な関係にあります。たとえばかつて「真空管があったから可能になった」とか、「トランジスタが生まれたから変わった」とか、「LSIが発明されたから実現できた」といったようなことに対応した同じ事態が発生するに違いないんです。「キュービットをあらわす新しいデバイスを発表」といった記事が専門誌に毎号出ていますが、そういった状況はしばらく続くと思います。いわばエンジンの性能が上がっていく感じですね。一方で、キュービタル感覚、ライト兄弟が空に飛び立ったような感覚はユーザーのニーズとして登場するでしょう。これは人間の側から生まれるものです。そういった意味では、使う側のパラダイムチェンジが先に起り、それに引っ張られていま未来は開かれつつあると言えるでしょう。
21世紀最初の大きなパラダイムチェンジがいま、目の前で起ろうとしている。まず、私たちはその事実を見逃してはいけない。音や匂いはしないが、時代の空気の変化に敏感でなければならない。量子コンピュータが誕生する前に、既成概念を疑い、現在とは異なる座標軸で考える習慣も身につけておかなければならないのかもしれない。信じ込んでいるひとつの場所に居続けるのでなく、人類が海、陸、空、そして宇宙を移動するようになったように、アナログ、デジタル、キュービタルを自由に往復できる、しなやかでしたたかな姿勢が求められているようだ。 text by 倉田楽 ※次号では、インタビューの〔後編〕をお届けします。ご期待ください。
| |||||||||||||||||||||||||||||
