量子コンピューティングは何ができるか?

AIに、空気より軽く、鋼より強く、ホットピンクの新しい宇宙時代の合金を発明するよう求めれば、20秒で化学式を返してくるかもしれません。

しかし、それが正しいかを検証するのが問題です。古典コンピュータでは、材料特性検証は指数関数的問題で、中型分子でも何年もかかることがあります。とても難しく、これまで正確に解けた最大の分子はベンゼン(C₆H₆)で、これは非常に大きな分子ですらありません。原子を1つ追加するごとに複雑さが指数関数的に増加します。

インターネットはデバイス間のトラフィックを暗号化するから安全です。その暗号化の大きな部分はRSAと呼ばれるプロトコルに依存します。

すべての暗号化アルゴリズムはいくつかの仮定に依存します。RSAの仮定のほとんどは大丈夫です。1つを除いて:

量子コンピュータはそれらの数を簡単に因数分解できることがわかります。だから量子コンピュータはインターネットトラフィックを復号できます。

それ以上を破ることができます。ソフトウェアをダウンロードすると、コンピュータはそれがMicrosoft、Adobe、Appleなどの既知の開発者によって署名されたことを確認します。その署名確認も因数分解が実行不可能であることに依存しています。十分に大きな量子コンピュータを持つ誰でも、Microsoftのふりをしてソフトウェアに署名でき、あなたのマシンはそれを信頼します。コード署名、銀行証明書、VPN鍵、SSHアクセスにも同じ脅威があります。そして毎日考えていない暗号保証のほとんどに。

これは現実で活発な世界セキュリティの懸念です。多くの企業が耐量子計算機暗号に移行しています:量子攻撃に耐えるよう設計されたアルゴリズム。一部は速く動いています。ほとんどは十分に速く動いていません。

企業は非常に非効率です。先進的なものは最適化アルゴリズムを使ってリソースをより良く割り当てます。いくつかの例:

• 投資会社はどこにお金を置くかを決めるためにポートフォリオ最適化を使います。
• ハードウェア会社はサプライチェーンを最適化問題に変えます。
• 輸送会社は顧客を喜ばせる(より頻繁にはお金を節約する)ためにルーティングとスケジューリングの問題を解きます。

これらの最適化のほとんどは数日、ときには数年かかります。ライブでは行えません。実際、ほとんどの企業は終わるのを待ちません。設定時間後に切り捨て、その時点で最良の答えを出荷します。それはテーブルにお金を残します。

量子コンピューティングはまだ長い道のりがあります。しかしそれは計算化学工場、グローバル復号器、ライブビジネス最適化を伴います。