今回は、24年12月下旬に日本版も出版された著名な理論物理学者ミチオ・カク博士の著書『量子超越: 量子コンピュータが世界を変える』を取り上げながら、トランプ氏が再選以降、再びブームとなっている量子コンピューター/コンピューティング銘柄についても考察してみたいと思います。
量子コンピュータとは？
原子レベルで計算を行う次世代の「究極のコンピュータ」。従来のデジタルコンピュータの処理能力を大幅に上回る可能性があり、同時に複数の計算が可能な「重ね合わせ」という量子力学的特性を活用している。
本書『量子超越: 量子コンピュータが世界を変える』について
ニューヨーク・タイムズ紙ベストセラー、人類が次に成し遂げるであろう偉大な技術的功績である量子コンピューティングの爽快なツアー。量子コンピューティングは、人工知能を飛躍的に進化させ、地球温暖化、世界的な飢餓、不治の病といった人類最大の難問のいくつかを解決し、やがては科学の最も深い謎を解明する可能性がある。
マイクロチップの爆発的な成功も、ついに終焉を迎えようとしているのかもしれない。トランジスタの縮小が原子のサイズに近づくにつれ、計算能力の驚異的な成長は必然的に崩壊する。
しかし、この変化は、原子そのものを使って計算を行う、革命的な新タイプのコンピューターの誕生を告げるものである。量子コンピュータは、これまでにない飛躍的なコンピューティング能力の向上を約束し、私たちの日常生活のあらゆる側面を覆すような進歩を実現する可能性を秘めています。
メディアは主に、量子コンピュータが既知の暗号化方法をすべて解読できるという驚くべき可能性に注目していますが、その驚異的な能力を産業に革命をもたらすために活用しようという競争はすでに始まっています。
自動車メーカー、医療研究者、コンサルティング会社は、より効率的な自動車の設計、救命新薬の開発、業務の合理化に量子コンピューティングを活用しようとしています。
しかし、これは始まりに過ぎません。量子コンピューティングは、安価な肥料の生産に必要な複雑な化学反応の解読や、第2のグリーン革命の実現、ソーラー時代の到来を可能にするスーパーバッテリーの開発、クリーンで安全な再生可能エネルギーを生み出す核融合炉の設計などにも利用できる可能性があります。
また、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症（ALS）、パーキンソン病といった、未だ治療法が見つかっていない病気の原因となっている、非常に難しいタンパク質の折りたたみ構造の解明にも役立つかもしれません。
すでに量子コンピュータは、科学最大の謎である宇宙の起源の解明に役立てられています。人類が直面する問題で、量子コンピュータで解決できないものはないでしょう。
量子論の研究に生涯を捧げてきたミチオ・カク博士は、その明晰な頭脳と熱意で、このエキサイティングな科学の最前線と人類の未来をかけた競争について、ワクワクするような物語を語ります。
量子コンピューティングがもたらす革命
ミチオ・カク博士が、量子コンピューティングの進化の過程を、アナログからデジタル、そして量子の時代へと順を追って解説します。量子コンピューターは並行宇宙にアクセスできる能力により、その計算能力が飛躍的に向上するため、非常に大きな可能性を秘めています。
量子コンピューターは、効率的な肥料の製造、核融合エネルギーの実現、分子レベルでの疾病のモデリングなど、複雑な問題の解決に役立ち、農業、エネルギー、医療に革命をもたらす可能性があります。
この力を現実のものとするために、大手テクノロジー企業と情報機関の間で熾烈な競争が繰り広げられています。成功すれば産業構造や世界のパワーバランスさえも再定義できる可能性があるからです。
この取り組みには課題もあります。完全な機能を持つ量子コンピューターはまだ開発されていません。しかし、カク氏は、量子コンピューターが複雑な方程式を解き明かし、宇宙の深遠な謎を解明する可能性がある未来を思い描いています。
量子コンピュータが拓く新時代
本書、『量子超越: 量子コンピュータが世界を変える』を読み解くと次のようにまとめることができます。
・現在の開発競争
Google、IBM、Microsoft、中国など世界の主要企業・国が参入。現在は数千キュービットの処理が可能で、将来的には100万キュービットを目指す。セキュリティ面でも注目（現行の暗号解読の可能性）を集めています。
・期待される応用分野
農業 : 窒素から効率的な肥料生産の実現
エネルギー : 核融合エネルギーの実現に向けた研究
医療 : アルツハイマー病、パーキンソン病、がん治療、分子レベルでの疾患モデリング
物理学 : 宇宙理論の解明、ブラックホールや銀河の進化の理解
・現在の課題
「デコヒーレンス」（量子状態の不安定性）の制御、極低温環境の必要性、実用化に向けた技術的ハードル面があります。
・今後の展望
デジタル時代から量子時代への移行が予測される。あらゆる産業分野に革新的な変化をもたらす可能性があり、人類の課題解決に大きく貢献することが期待されています。
がんやパーキンソン病、アルツハイマー病の新薬開発
私がこの本を手に取った理由は、バイオテクノロジーに関する内容が多く語られていたからです。特に、がんやパーキンソン病、アルツハイマー病の新薬開発に量子コンピューターがどのように役立つのかに興味を持ちました。
現在、新薬の開発は非常に手間とコストがかかるプロセスです。例えば、何千もの培養皿に細菌を入れ、それぞれに化学物質を加えて、その中の1つが細菌を殺すことを期待する、といった方法です。これには明確な理論的根拠がなく、多くの場合「試してみる」だけの作業が繰り返されます。そのため、新薬開発には莫大な費用と時間がかかるのです。
しかし、未来では量子コンピューターが化学の研究を根本的に変える可能性があります。量子コンピューターを活用することで、複雑な化学反応をシミュレーションし、効率的に新薬を開発できるようになるでしょう。この技術を使う研究者は、これからの時代に大きな活躍が期待されます。
例えば、アルツハイマー病の治療にも量子コンピューターが役立つかもしれません。アルツハイマー病は、高齢者の約半数に認知症をもたらす深刻な病気で、その原因の一つは脳内に蓄積するアミロイドタンパク質だと考えられています。このタンパク質には「右に曲がる」ものと「左に曲がる」ものがあり、右に曲がるものが病気を引き起こすとされています。
しかし、左に曲がるタンパク質を持っていても認知症を発症しない人がいることから、タンパク質とアルツハイマー病の関係は単純ではありません。この複雑な問題を解決するために、量子コンピューターが役立つ可能性があります。量子コンピューターを使えば、右に曲がるタンパク質と左に曲がるタンパク質を正確に区別し、新しい治療法を開発できるかもしれません。
アルツハイマー病は「世紀の病」とも言われています。量子コンピューターの力で、この病気に立ち向かう未来が訪れることを期待しています。
老化の問題
なぜ私たちは老化し、最終的に死ぬ必要があるのでしょうか？それは、熱力学第二法則によるものです。この法則によれば、閉じたシステムではすべてが最終的に古くなり、壊れ、腐食し、消滅してしまいます。つまり、物理法則として死は避けられません。
しかし、この法則には抜け道があります。それは「閉じたシステム」であるという条件です。エネルギーや技術を外部から供給できる「開いたシステム」であれば、理論的には老化を止めることが可能です。
例えば、車の場合、エンジンが最も劣化しやすい部分です。細胞の場合、エンジンに相当するのがミトコンドリアです。つまり、老化がどこで起こるのかを突き止めたのです。
そして、量子コンピューターを使えば、摩耗や劣化によるミスを修正することで、老化プロセスを回避できる可能性があります。
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がんについて
がんについては、腫瘍ができ、医師に診てもらう頃には、すでに体内に10億個以上のがん細胞が成長していることがあります。しかし未来では、血液検査でがんを検出することが可能になります。実際、今年初めて、FDAが50種類のがんを検出できる血液検査を商業的に承認しました。
これまで、がんの有無を知る手段は、腫瘍や明らかな症状が見つかるまでありませんでした。しかし、それでは時に手遅れになることがあります。現在では、50種類のがんを検出できるシンプルな血液検査が開発されています。
将来的には、これが量子コンピューターに接続され、体内で発生する何百、あるいは何千種類ものがんを検出できるようになるでしょう。そして、その検査をどこで行うか？
トイレです。皆さん、これががん治療の未来かもしれません。トイレが体液中の酵素やタンパク質、細胞を検出し、それを量子コンピューターに送信します。
この技術により、腫瘍が形成される10年も前にがんを発見できる可能性があります。これにより、「腫瘍」という言葉が人類の言語から消えるかもしれません。かつて「瀉血」や「ヒル療法」という言葉が使われていた時代がありましたが、それが時代遅れになったように。
例えば、アメリカ建国の父ジョージ・ワシントンがどのように亡くなったかご存知ですか？彼は瀉血により命を奪われました。私たちは誤った知識のせいで彼を死に追いやったのです。
未来では、トイレが第一線の防御となるでしょう。毎回使用するたびに、量子コンピューターが分析し、「がんの兆候があります。対応してください。まだ10年の余裕があります」と警告してくれるのです。