Google の 72 ビット量子コンピューター、ビットコインはまだ安全ですか?

ロサンゼルスで開催された今年のアメリカ物理学会年次総会で、Google は大きな動きを見せ、世界初の 72 ビット汎用量子コンピューターである Bristlecon をリリースしました。これは、Google の以前の 9 パーセントに匹敵する 1% という低いエラー率を達成しました。 -qubit 量子コンピュータ。ビットユニバーサル量子コンピュータはフラットです。このプロセッサは、科学者による量子シミュレーションの探索に役立つだけでなく、量子最適化や量子機械学習にも応用できます。

Google関連担当者は次のように述べています:

私たちは、Bristleconeが量子超越性を達成できると慎重かつ楽観的に確信しています。

Googleの最新量子プロセッサBristlecon

この量子コンピューターについては、次の概念を理解できます:

量子超越性

「量子超越性」は「量子の優位性」とも呼ばれ、この言葉には量子コンピューターが能力を超えるという意味が含まれています特定のタイプの方程式に関する古典的なスーパーコンピューターの。具体的には、50 量子ビットの量子コンピューターは、現在利用可能などの古典的なコンピューターよりも優れています。量子超越性が達成された場合にのみ、量子コンピューターは本物の量子コンピューターとみなされることができます。ただし、量子超越性が達成されているかどうかを判断するために量子プロセッサのパフォーマンスを測定するために使用される指標も、量子物理学者の間で議論の原因となっています。

量子コンピューターの計算能力が最先端のスーパーコンピューターの能力を大幅に上回っていることはよく知られています。一部の専門家は、これは量子チップの開発における大きな一歩であると考えており、量子粒子は二次元に配置されており、制御システムはより複雑になっている。これは、表面コーディング、つまり量子システム内の量子を操作して有用な計算を実行する機能を実現するために必要なものに近いものです。 Googleの関係者は、今回発表された新しいプロセッサは量子覇権を達成するだけでなく、量子コンピュータが量子覇権の基準に達したかどうかを測定するベンチマークツールを開発したと考えている。このテストでは、ランダムな個別の量子回路をプロセッサに適用し、古典的シミュレーションの出力を測定します。

Bristlecone

このコンピューターは、Google Quantum AI labによって開発され、Googleの研究者によって開発された9ビット行列に基づいています。松ぼっくりの形に似ているため、Bristlecone（剛毛松）と名付けられました。 Google の量子 AI ラボの目標は、現実世界の問題の解決に使用できる量子コンピューターを構築することです。その研究戦略は、大規模な汎用エラーと上位互換性のあるシステムに関する短期的な解決策を探ることです。修正可能な量子コンピューター。

チップ構造の概略図。各「X」は量子ビットを表し、隣接する量子ビットが接続されています

量子プロセッサが古典的なシミュレーションアルゴリズム以外のアルゴリズムを実行するには、確かにより多くの量子ビットが必要です。 , しかし、さらに必要があります。重要なことは、プロセッサは読み取りおよびシングル量子ビット ゲートやデュアル量子ビット ゲートなどの論理演算において低いエラー率を維持する必要があります。

量子ビット

量子ビットは、デジタル ビットの量子アナログ形式であり、従来のコンピューターによって処理される情報の最小単位です。ただし、デジタル ビットは 2 進数であり、0 と 1 の間でのみ選択できます。そして、量子ビットは状態の重ね合わせで存在できます (値は 0、1、またはその他の組み合わせになります)。 N 個の量子ビットがある場合、理論的には 2^N 個のデータを同時に保存できます。たとえば、250 量子ビットで保存できるデータは 2^250 であり、これは既知の宇宙にあるすべての原子を合わせたものよりも大きくなります。量子コンピューターが演算を実行する場合、同時に 2^N 個の数学演算を計算できます。これは、古典的なコンピューターが 2^N 回の計算を繰り返すのと同等です。量子コンピューターは時間と計算ユニットを大幅に節約できるため、データベースへのクエリ、大きな素数の分解、複雑な科学モデルの作成が可能になり、スーパーコンピューターよりも効率的かつ正確であることがわかります。

量子ビットの数

しかし、大規模な量子コンピューターの作成は、大量の量子ビットをつなぎ合わせるだけでは簡単ではありません。量子ビット配列の作成は困難な作業です。量子ビットがイオン、スピン半導体、Google プロセッサ、超伝導回路のいずれに基づいているかに応じて、適切に作成して機能させるには、特殊な材料が必要になることが多く、高価なレーザー設定や極端な環境条件が必要となります。

量子ビット自体はノイズ環境の干渉に非常に敏感であるため、理想的でない環境では量子ビットの状態に問題が発生する可能性があるため、非常にエラーが発生しやすいことに注意してください。最小限のエラー率で強力な量子ビット配列を作成することは、物理学者と強力な量子コンピューターの間の最大の障害の 1 つです。

エラー率

量子の状態は非常に不安定であるため、量子ビットの量子もつれによりエラーが発生するため、50 量子ビットだけでは十分ではありません。十分な量子ビットと低いエラー率がなければ、真の意味のある量子超越性を達成できません。

ブリスルコーンをインストールする

この 72 ビット量子コンピューターで使用される量子ビット行列 (以前の 9 量子ビットユニバーサル量子コンピューターと同様) は、1% の読み取りエラー率、0.1% のシングル量子ビットゲートエラー率、0.6% のダブル量子ビットゲートエラー率を達成することができます。 -qubit ゲート エラー率 エラー率。量子ビット ゲートは、基本的な量子ゲート (量子論理とも呼ばれます) であり、少数の量子ビットで量子回路を動作させます。これは、従来の論理ゲートと一般的なデジタル回路の関係と同様、量子回路の基礎です。一般的な量子ゲートは 1 つまたは 2 つの量子ビットに対して論理演算を実行し、最終的に 1 つの出力を生成します。

量子コンピューターはビットコインをクラックする可能性がある

現在、量子コンピューターは科学研究の分野でのみ使用されていますが、Google Labs が言うように Bristlecone が量子覇権を達成できれば、ビットコインなどのブロックチェーン技術に基づく仮想通貨もクラックされる可能性があります。

ブロックチェーンの多数決の原理によれば、マイナーがコンピューティングパワーの51%を所有すると、後続の他のマイナーはビットコインを取得し続けることができなくなります。今後、量子コンピュータの量子ビット数が増加するにつれて、ブロックチェーンで使われる非対称暗号アルゴリズム、つまり公開鍵暗号も大きな脅威にさらされることになる。

量子コンピューターを使用すると、公開キーを使用して秘密キーを推測するプロセスを元に戻すことができ、誰の秘密キーも量子コンピューターによって簡単に推測できるようになります。海外メディアのマザーボードは、4,000量子ビットの量子コンピューターがブロックチェーンを破壊できると考えている。言い換えれば、そのような量子コンピューターを最初に開発して適用した人は、あらゆるトランザクションを解決して検証することができ、将来的にはさらに多くの暗号通貨が登場するだろう。流通していないものは独占され、暗号通貨の信頼システムは破壊されます。詳細については、FreeBuf の特別記事「量子コンピューティングは概念から現実へ、公開鍵暗号化は危険にさらされているのか?」を参照してください。

厳密に言うと、量子コンピューターの出現は既存システムのすべての暗号化を脅かし、金融業界および銀行業界全体のセキュリティ保護を書き換えることになります。

しかし、多くの科学者は、量子コンピューターが古典的なコンピューターに取って代わることはできないと信じています。量子コンピュータの計算特性により、量子コンピュータは少数の分野でしか使用できないことが決定されているため、古典コンピュータの動作範囲は量子コンピュータの動作範囲をはるかに超えています。

しかし、すべてのブロックチェーン技術開発者も、より警戒する必要があります。Google の量子コンピューターのリリースは、ブロックチェーン分野が将来、地球を揺るがす変化を起こす可能性があることを示しています。