谷歌のWillow量子チップの登場により、現在の量子コンピューティングの発展は「加速キー」を押したかのようです。
米国株市場の動向を振り返ると、今年の11月以降、テスラやDestiny Tech100などのトランプ関連株が米国大統領選挙でのトランプの勝利に伴い、上昇が著しい。博通などのAI ASICチップ株は、このカスタマイズされたAIチップの需要の急増の恩恵を受けている。また、11月以降の市場の熱気や上昇幅が他の二つのテーマに匹敵するテーマがある。それは「量子コンピューティング」である。「量子コンピューティングのインスパイアドアプリケーション」に焦点を当てた商業化がますます成熟してきた中、量子もつれが徐々に突破を遂げ、人工知能のスーパーコンピューティングシステムとの統合が進む中、量子コンピューティングに属する「ChatGPTの瞬間」が近づいているようである。ウォール街で資金が流入する中、量子コンピューティングのテーマに関連する株の上昇はおそらくまだ終わっていない。
11月以来、量子コンピューティングの分野は産業発展とマクロ経済の多くの積極的な触媒を迎え、米国株と量子コンピューティング関連の「量子コンピューティング関連株」が一斉に「狂乱の牛市場のような株価暴騰モード」に突入した。特に12月にGoogleが「Willow」という名のスーパーヘビーな量子チップを発表したことで、量子コンピューティング業界全体が爆発的な注目を集め、このチップは量子コンピューティングの商業的軌道を加速曲線に乗せる可能性がある。Googleの現地時間12月9日の声明によると、Willow量子チップはベンチマークテストで驚くべき性能を示し、5分未満で「標準のベンチマーク計算」を完了できることが確認されたが、従来のスーパーコンピューターには同じタスクを行うのに10^25年かかる。
Willowの重厚な触媒の下で、IonQ Inc(IONQ.US)は12月以降30％以上の上昇を見せ、Quantum Computing(QUBT.US)は12月以降160％の上昇幅を記録し、D-Wave Quantum (QBTS.US)は同期間に230％の驚異的な上昇を見せている。Rigetti Computing(RGTI.US)も12月以来の上昇は驚くべき460％に達している。時価総額2.4兆ドルのテクノロジー「巨無敵」Googleも12月以降、量子潮流の触媒によって15％以上の株価上昇を経験している。
市場で長期間無視されていた量子コンピューティング関連株に焦点を当てたETF、Defiance Quantum ETF(QTUM.US)が最近、複数のウォール街のアナリストによって繰り返し言及され、大規模な資金流入を引き寄せており、2018年のローンチ以来に最大の月間キャッシュ純流入を記録する可能性が高い。このETFは12月以来20％の上昇を見せ、今年に入ってから55％の上昇を記録しており、上場以来の最高の年を迎えている。
Bloomberg Intelligenceの量子コンピューティングに関する最新レポートでは、「量子コンピューティングは昨年のAIとほぼ同じ瞬間を迎えている。量子コンピューティング関連の多くの株はETFに広く保有されていないため、Defiance Quantumは実際には市場で唯一の純粋な量子コンピューティングETF投資である。量子コンピューティング関連のファンドがさらに上場されるのを見ても驚かないだろう。」
谷歌、およびこれらの量子コンピューティング関連株は、12月以来無比強力な株価上昇の勢いと資金流入の規模は単なる個人投資家の投機資金ではなく、ウォール街もこの量子コンピューティングのスーパー上昇相場に参加しています。これらの資金は殺到し、さらには1ヶ月も経たずに上場廃止の危機に瀕していたRigetti Computingの時価総額を50億ドル近くに押し上げるという前例のない事態を引き起こしました。ウォール街の機関投資家にとって、「量子コンピューティング」という投資テーマは半導体、ソフトウェアSaaS、クラウドコンピューティング、電力関連の公共事業、さらには減量薬などの人気投資テーマに加わりました。
谷歌が量子コンピューティングに積極的に取り組む中、もう一つのアメリカのテクノロジー大手アマゾンドットコムもその取り組みを強化しており、アマゾンAWSは最近「Quantum Embark」という名の計画を発表しました。この計画は「従来のチップとの統合量子計算チップ」のハイブリッドアーキテクチャを探求し、顧客が量子計算の時代に備えられるようにすることを目的としています。
量子コンピューティングの未来の市場規模は非常に広大であり、著名な研究機関MarketsandMarketsの最新の予測レポートによると、2024年のグローバル量子コンピューティング市場の規模はわずか13億ドルに過ぎず、2029年には53億ドルに達する見込みで、予測期間中の年平均成長率は33%に達することが期待されています。MarketsandMarketsは、量子技術を推進するコアハードウェアインフラ、量子コンピューティングのデプロイ（ローカルおよびクラウド）、および量子コンピューティングが加速するAIアプリケーション（例えば、量子コンピューティングを統合した人工知能のトレーニング/推論能力システム）を含む量子コンピューティング全体の市場は、2024年から加速的に拡大する見込みであり、「啓発的量子コンピューティングアプリケーション」が特定の研究開発に焦点を当てた業界に深く組み込まれ、一部の企業の研究開発効率を大幅に向上させるほか、量子もつれの重要なブレークスルーが実現し、制御可能でますます正確な実用的な「量子計算機」が小規模商業化に向かう取引を促すと思います。
さらに、トランプは1月にホワイトハウスに戻り、再任期を開始する予定です。彼は大企業に対する規制を減らし、減税を実施し、石油生産を増やし、厳格な移民政策を打ち出すと約束しており、これらは経済成長とインフレが強まることを示しており、株式市場にとっては強気な要因とされています。銀行、テクノロジー、国防、化石燃料などの業種は大幅な恩恵を受ける可能性があり、特にテクノロジーの分野では、トランプの指導する米国政府が人工知能、量子コンピューティング、核融合、航空宇宙などの最前線のテクノロジー革新分野での発展を加速させることが高い可能性があります。
ウォール街では、多くの金融大手が量子コンピューティング分野に上場している会社に目を向け始めています。モルガンスタンレーの最近の投資家向けのレポートには、「この期間中に量子コンピューティング株が価値を上げる明確な触媒を特定することはできませんが、量子への投資が引き続き急速に増加すると示す持続的なポジティブな兆候が見られます」と記載されています。「米国の議会議員は最近、連邦政府に量子技術に対して27億ドルの資金を提供する法案を提案しました。明らかに、2026年までに量子技術が2000億ドルのAI TAMに参加する可能性を市場は期待しています。」
「啓発的量子コンピューティングアプリケーション」の商業化の進展が加速しており、「量子もつれ」は次の重要なマイルストーンです。
量子コンピューティング関連システムは、量子の重ね合わせや量子もつれなどの特性を利用し、理論的には特定の分野において従来のコンピュータの計算能力を大幅に超える全く新しい計算のパラダイムを提供します。
グーグルのウィロウ量子チップが完了した標準ベンチマーク計算タスクは、量子ビットの並列性や量子エラー訂正、量子干渉効果によって、量子計算の超強力な計算能力に依存しており、これにより量子コンピュータは非常に短時間でベンチマークタスクを完了させることができ、一方で伝統的なスーパーコンピュータがこれらの量子の挙動をシミュレーションするには非常に長い時間がかかります。
ただし、注意が必要なのは、グーグルを含む現在のところ、いかなる企業も量子状態を正確に制御し、大規模に商業化された実用的な「量子計算」を実現していないということです。そしてこの量子加速の「最終的な形態」には非常に遠い距離があります。これが、グーグルのCEOであるサンダー・ピチャイがある投稿でウィロウ量子チップを「実用的な量子コンピュータの構築に向けた重要なステップ」と強調した理由です。
現時点でこれらの量子コンピューティング関連企業が提供するプラットフォームは、主に入門レベルのヒューリスティック量子計算アプリケーションに集中しており、応用範囲は非常に狭いままです。それらのほとんどは特定の業界と最先端の研究開発に密接に関連した加速問題を解決することができ、補助的な役割を果たしています。たとえば、医薬品生物研究開発エンジニアリングや物理学研究所の大規模開発プロジェクトなどです。現在、人間の技術では一般的な計算体系を用いて量子状態を正確かつ安定に制御することができず、特に正確かつ制御可能な「量子もつれ」を実現することには大きな技術的ボトルネックがあります。
量子計算の商業化プロセスには、量子エラー訂正、量子ビットの安定性などの一連の技術的課題を解決することが必要であり、また、もつれの深さと規模が制御可能であり、商業化にとって最も重要な特殊な量子状態——量子もつれを正確に実現することが求められます。量子もつれは、2つ以上の量子ビットの量子状態が相互依存しており、それらの状態を独立して説明することができないことを指します;たとえば、もし2つの量子ビットがもつれの状態にある場合、どんなに距離が離れていても、1つの量子ビットの測定結果はもう1つの量子ビットの状態に即座に影響を与えることになります。量子もつれは量子計算の重要な特性の1つであり、量子ビット間の超強い相関を許可し、並列計算や特定の問題の解決に不可欠です。しかし、現在の技術では大規模で長期的に安定した量子もつれを実現することはできていません。
ただし、入門レベルの「ヒューリスティック量子計算アプリケーション」——たとえばイオントラップ、量子アニーリング、量子シミュレーションなどであっても、いくつかの研究開発プロジェクトには非常に重要な加速計算の意義があります。しかし、量子状態は依然として正確に制御できず、実際の操作では量子ビットの状態が外部環境の干渉を受けやすく、その結果、量子退相関や量子エラーが発生します。量子計算企業は反復試行を余儀なくされ、特定の加速計算に限られ、コスト面でも正確にコントロールすることは難しいです。
最近、米国株で大幅に株価が上昇したRigetti Computing、IonQ、D-Wave Quantum、Quantum Computing Inc.は、量子計算の重要な企業で、量子計算に基づく加速において異なる方向性を持っています。これらの企業は一定の進展を遂げていますが、真の意味での大規模な量子計算の商業化には至っておらず、彼らの製品とサービスは主に特定の最前線の研究開発領域に集中しており、基本的にはヒューリスティック量子計算アプリケーション段階にあり、応用範囲も狭いままです。
グーグルのウィロウ量子チップの登場に伴い、現在の量子計算の発展は「加速ボタン」を押したかのようで、これによりこれらの量子計算関連株への催化がますます活発になることを意味しており、ヒューリスティックアプリケーションでも、精度向上に関する量子もつれの研究でも、今後ポジティブな催化剤が次々に登場する可能性があり、これにより量子計算株の価格が持続的に上昇することが期待されます。
例えば、量子コンピューティングはそのエントロピー量子最適化機Dirac-3を利用して、NASAゴダード宇宙飛行センターの高度な画像処理とデータ処理のニーズをサポートします。これは、啓発的なアプリケーションと航空宇宙特有の最前線分野との深い統合を強調し、量子コンピューティングによる加速効果を用いて特定の分野の効率的変革を完全にアップグレードします。具体的には、このプロジェクトはDirac-3を利用して位相展開問題を解決することを目的としており、会社はNASAが最適な方法で画像を再構成し、雷達から生成された干渉データから情報を抽出するのを助けます。期間中、この量子計算会社はNASAが全スケールで干渉図を展開するのを支援し、その結果データの質と精度を向上させます。
IonQが最新展示した遠隔アイオン-アイオンエンタングルメントは、量子計算分野における重要な突破口であり、量子通信技術を介して物理的に分離された2つのイオン間で重要な「量子エンタングルメント関係」を構築することにユニークなアプローチを提供します。このエンタングルメント関係は量子エンタングルメントを実現するための重要なステップの一つであり、特に量子通信ネットワークと量子計算システムを相互接続する過程において重要です。
最近の研究で、スイス連邦工科大学ローザンヌ校の研究チームは、6つの機械振動子を集団で量子状態にすることに成功しました。この研究は量子技術における重要な前進を意味し、大規模量子システム構築の基盤を築きます。研究チームは、量子運動が通常単一の物体に限られるが、最新の実験では全体の振動子システムに広がったことを強調しました。この最新の研究は量子センサ技術を促進することが期待されており、そのためこの最新の量子研究の進展は、より広範な応用シーンを推進し、エンタングルメントの深度を大幅にアップグレードし、より制御可能で効率的な量子コンピューティングレベルのアプリケーションを実現するかもしれません。
量子コンピューティング——人工知能発展の核心的な力
量子コンピューティングの未来は、高確率で人工知能の計算力発展の核心エンジンとなるでしょう。量子コンピューティングはAI大モデルのトレーニングプロセスを加速し、AI推論システム内の従来の計算では解決が難しい問題を解決することができ、さらには将来的に量子神経ネットワークなどを通じて「AI+量子」の新技術を融合し、より効率的な人工知能大モデル開発を促進し、人型AIロボットという人工知能時代の最も破壊的な「サイバーパンク製品」をグローバルに普及させる可能性があります。
量子コンピューティングは、量子力学の原理に基づいており、従来の古典的計算とはまったく異なります。量子コンピュータは量子ビットを使用し、従来のコンピュータの2進数ビットではなく、量子ビットは量子重ね合わせ、量子エンタングルメント、量子干渉などの量子基本特性を利用して計算を行います。これによって、量子コンピューティングは膨大な並列計算能力と指数的な加速能力を持ち、これらの能力は人工知能のトレーニング/推論システムの発展や、市場への全面的な展開において非常に重要な助けとなります。未来において、人工知能アプリケーションに関連するコストは大幅に低下し、極短時間で人工知能の大モデルや所謂「具現化AI」、主にAI人型ロボットを、グローバルのほとんどの地域に浸透させ、人類の生産性アップグレードの波をもたらす可能性があります。
例えば、従来のAI大モデルが数十億から万億レベルのパラメータを処理する際には非常に高い計算能力が必要です。これにより、AI大モデルのトレーニングとデプロイコストが非常に高価となります。大モデルは通常、膨大なパラメータ空間内で探索を行う必要があり、量子コンピューティングは量子重ね合わせを利用してこれらの高次元空間で迅速に有用な解を見つけることができます。「量子神経ネットワーク」は、量子計算の加速モデルと神経ネットワークを組み合わせたハイブリッドアーキテクチャであり、量子ビットの重ね合わせと量子エンタングルメント特性を利用することで、神経ネットワークのトレーニングと推論のパラダイムをより効率的かつ正確にすることができます。現在この技術は研究段階ですが、量子計算とAI大モデルが全面的に統合される最良の潜在性を表しています。
人類の開発プロセスを推進する上で、「AI+量子」は単なるAIまたは単なる量子計算よりも革新の意義が大きいです。量子計算は、従来のコンピュータでは効率的にシミュレーションできない複雑な量子システムをシミュレーションすることができます。人工知能と組み合わせることで、薬物設計、材料科学、分子シミュレーションなどの分野での研究に非常に重要な意義があります。大モデルは「量子計算加速パラダイム」に助けられて、より迅速に複雑なモデルを処理し、医療、バイオテクノロジー、気象予報、エネルギーなどの業界の革新を指数的に加速させることができます。
「AI+量子」は現在最前線の研究分野にありますが、これら二者の深い融合は、量子計算という新しい加速機計算モデルが大規模に商業用途に落ちる最終目的地となるでしょう。現在、「AI+量子」の最大の課題はハードウェアの側面であり、どのようにして二進数のハードウェア計算力インフラと量子ビットに基づいた量子計算インフラを完璧に統合するアーキテクチャを設計するかです。
「AI+量子」に関する今後の進展は、グローバルな量子関連株式にとって最も重要な触媒となる可能性があります。そのため、IBMとGoogleのこの分野の最前線にいるテクノロジー巨頭の量子計算の進展は極めて重要です。IBMは昨年の今頃、新しい量子計算チップと量子コンピュータを発表しました。その際、同社はこれらの新しいチップと機械が10年後にはより大型の応用体系の基礎となることを期待していると述べました。このIBMの量子コンピュータは、量子もつれの精密操作やもつれの深さを向上させる可能性があり、量子ビットと二進法計算インフラの統合の面でも進展を遂げるかもしれません。
IBMが最近発表したEagleチップやCondorチップのような量子プロセッサは、IBMの量子計算の発展計画の一部であり、量子ビットの拡張や量子もつれの深さの向上によって量子コンピュータの規模と計算能力を進展させることを目指しています。また、IBMは上述の量子コンピュータの中で新しい方法を展示しました：チップを機械内部に接続し、一部の量子機械を接続して新しいモジュラシステムを形成することで、拡張の規模が物理的条件に制約されないようにします。そして、新しい誤り訂正コードと組み合わせることで、2033年までに全世界で注目を集める新しい量子コンピュータを製造できる可能性があります。IBMはこのチップと機械が10年後にはより大規模な応用体系の基礎となることを望んでいます。IBMのブログには、「私たちは量子計算の新時代に突入しました。過去数十年のテーマはこの新技術の出現と確立であり、今は基盤を築き、量子計算を現実のものとし、商業化を実現する時です。」と記載されています。