テックリーダーたちは、太平洋岸北西部を「クォンタムバレー」に変えるには何が必要かを検討している
カリフォルニア州のシリコンバレーはインターネットの新興企業の中心であり、ボストン地域のケンドールスクエアはバイオテクノロジー産業の先駆けとなっているかもしれないが、太平洋岸北西部は量子コンピューティングで先頭に立つことができるだろうか？
コンピューティングの世界で最もホットなフロンティアの一つを研究している専門家らは、シアトルが「量子バレー」の中心地になる可能性があると述べているが、量子コンピューティングの期待が実を結ぶまでには何年もかかる可能性がある。
「これが本当に実現し始めるまでには、あと10年以上かかるだろう」と、米エネルギー省パシフィック・ノースウエスト国立研究所の物理・計算科学担当副所長、ルイス・ターミネロ氏は語った。
ターミネロ氏は、量子情報科学の研究開発における国内有数の地域クラスター、つまりクォンタムバレーの本拠地として太平洋岸北西部の地位を固めるために公共投資を増やすよう求める最近の論評の執筆者の一人である。
シアトル地域は、これまでも商業航空におけるボーイングの優位性から「ジェット シティ」、SpaceX、Amazon、LeoStella、Xplore が建設した衛星工場から「衛星都市」、そしてクラウド コンピューティングで Amazon Web Services と Microsoft Azure が主導的な役割を果たしていることから「クラウド シティ」として知られてきました。
ワシントン大学の物理学者で、同大学量子欠陥研究所所長のカイメイ・フー氏は、クラウドコンピューティングにおけるリーダーシップが量子超越性の追求において優位性をもたらす可能性があると述べた。「マシンへのアクセスはクラウド経由になることは分かっています」とフー氏は述べた。「そこで問題となるのは、ハードウェアが物理的にソフトウェアチームの近くにあることがどれほど重要になるかということです。」
「世界が興味を持っている。なぜここでやらないのか？ここより良い場所はない。」
数十億ドル規模の資金が懸かっているにもかかわらず、量子コンピューティング市場の正確な予測は不確実性に包まれている。これは当然のことだ。ハイゼンベルクの不確定性原理が量子物理学の柱であるだけでなく、本格的な量子コンピュータがまだ実用化されていないからだ。
現在の世界の市場価値の推定値は、5億ドル未満から100億ドル以上まで幅があります。しかし、アナリストは概ね年間30%以上の成長率を予測しています。
クォンタムバレーの拠点化を狙っているのは、太平洋岸北西部地域だけではない。量子物理学者のチャールズ・マーカス氏は、最近マイクロソフトとコペンハーゲンのニールス・ボーア研究所を離れ、ワシントン大学の教員に就任した。マーカス氏は、シリコンバレー、ボストン、シカゴ、イェール、プリンストンといった大学が、いずれも地域レベルでの量子研究の取り組みを強化していると指摘した。
「彼らは順調に進んでいます」とマーカス氏は言った。「私たちと同じような議論をしています。しかし、国内で優勢な地域も、優勢な大学や環境も、この分野に進出しているわけではありません。だから周りを見渡せば、これは重要だ、アメリカが関心を寄せる分野だ、知的観点から見て間違いなく魅力的だ、ビジネスの未来もある、世界が関心を持っている、と言えるのです。なぜここでやらないのか？これ以上の場所はない、と。」
では、クォンタムバレーの称号を獲得するには何が必要でしょうか？世界量子デーを記念し、学術研究、事業開発、そして政府の支援の今後の展望をご紹介します。
学術研究
古典的なコンピューティング手法とは異なり、量子アプローチでは、結果が読み出されるまでは 1 つのビット、つまり量子ビットが複数の値を表現できるという物理学の奇妙な一面を活用します。
理論的には、このアプローチは、ある種の問題を従来のアプローチよりもはるかに効率的に解決できる可能性があります。例えば、複雑なシステムの最適化、医薬品、肥料、燃料電池触媒、その他の新素材の分子設計、気候変動から市場行動に至るまでの様々な現象のシミュレーションなどです。しかし、これらを実現するためには、研究者はまず量子コンピューティングハードウェアの動作を最適化する必要があります。
それは、超伝導回路からトラップされたイオン、欠陥を内包した微細なダイヤモンドに至るまで、量子コンピューターを製造できるさまざまな材料を研究することを意味します。
「ワシントン大学では、歴史的に材料科学が非常に強い分野です」とフー氏は述べた。「そして私がここに来てから、フォトニクス分野が極めて強くなりました。」
「国内、そして世界を見渡せば、量子分野の人材が本当に不足していることがわかります。」
5年前、ウィスコンシン大学は連邦政府の資金援助を受け、研究者の増強と量子情報科学の進歩を加速させるため、「QuantumX」と呼ばれるプログラムを設立しました。ウィスコンシン大学のもう一つの重点分野は、QT(3)ラボとして知られる量子トレーニング・トレーニング・テストベッド・ラボです。
「国内、そして世界を見渡せば、量子分野の人材が本当に不足しています」と、ワシントン大学工学部学部長のナンシー・オールブリトン氏は述べています。「私たちの量子訓練テストベッドは、この地域のインフラにとって重要な役割を果たす可能性があります。重要なのは人材の育成です。ですから、私たちは世界の他の地域と比べて、ある程度の優位性を持っていると言えるでしょう。」
マーカス氏は、量子研究と訓練に関してはワシントン大学が太平洋岸北西部の旗艦かもしれないが、艦隊の中で唯一の船ではないと述べた。
「ワシントン州立大学とPNNL、オレゴン州立大学、そしてオレゴン大学との関係も忘れてはいけません」と彼は言った。「ノーベル賞受賞者であり、イオンベース量子コンピューティングの発明者の一人であるデイブ・ワインランドが、NISTからオレゴン大学に移ったばかりです。この場所を活気づけるのは簡単だと思います。というか、すでにかなり盛り上がっていますから。」
産業の発展
シアトルのクラウドコンピューティング界の双璧は、はるか昔から量子コンピューティングに参入しています。マイクロソフトの研究者たちは数十年にわたりこの分野に取り組んでおり、2019年にはCEOのサティア・ナデラ氏がクラウドベースのサービス「Azure Quantum」を発表しました。その数週間後、Amazon Web Servicesは量子クラウドプラットフォーム「Amazon Braket」を発表しました。両社は、メリーランド州に拠点を置くIonQ社が開発したイオントラップデバイスを含む、多種多様な量子プロセッサへのクラウドアクセスを提供しています。
IonQ はシアトル地域で大きな存在感を示しているが、ワシントン州ボセルに 65,000 平方フィートの研究・製造施設を開設すれば、その存在感はさらに大きくなるだろう。IonQ の CEO 兼社長であるピーター・チャップマン氏は、10 年間にわたり太平洋岸北西部に 10 億ドルを投資する計画の一環として、この工場は来年にはフル稼働する予定であると語った。
「シアトル地域は、採用できる高度な訓練を受けた人材に恵まれているという点で非常に魅力的です。また、サンフランシスコのダウンタウンやメンロパークほど高額ではない不動産も利用可能です」と、IonQの最高財務責任者であるトーマス・クレイマー氏は述べています。「そして、シアトルで働く従業員にとって重要な拠点が既にあります。そのため、特にボセルで理想的な場所を見つけた時は、決断は容易でした。」
マイクロソフトの先端量子開発担当副社長、クリスタ・スヴォレ氏は、太平洋岸北西部地域は学術界、商業界、政府の利益を結びつける強力な協力関係からも恩恵を受けていると述べた。
「世界最大級のソフトウェア・テクノロジー企業のいくつかが、ここ太平洋岸北西部に拠点を置いています」と彼女はメールで述べた。「この地域の量子エコシステムを強化するには、企業による継続的な研究開発、この地域の多くの大学からの優秀な人材の流入、そして地方自治体からの支援とパートナーシップといった、資金、人材、そして地域社会への投資が必要です。」
「誰が勝つのか、そしてどんな犠牲を払わなければならないのかを考えるのはまだ早すぎる」
AWSのAmazon Braket主席スペシャリスト、セバスチャン・ハシンガー氏も、量子コンピューティング競争において太平洋岸北西部地域が多くの可能性を秘めていることに同意する。しかし同時に、競争はまだ始まったばかりだとも述べている。
「これはまだオープンサイエンスとオープンソースなので、ある意味では、業界としてはまだ競争が始まる前の段階にあると言えるでしょう」とハシンガー氏は述べた。「ですから、誰が勝つのか、そしてどれだけの犠牲を払わなければならないのかを考えるのは時期尚早だと思います。誰もがこの岩の後ろに肩を預けているような状況です。」
マーカス氏は量子コンピューティングの現状を、5億年以上前のカンブリア爆発に例えました。カンブリア爆発は、生物種の急増が顕著だった時代です。「頭から伸びた触角の先に目玉を持つ奇妙な生物がたくさんいますが、その多くは生存能力が低いため、最終的には淘汰されてしまいます」と彼は言いました。
同様に、量子コンピューティングへの様々なアプローチ ― トラップイオン、ダイヤモンド欠陥、超伝導回路、その他もろもろ ― は、それぞれに適した進化のニッチを見つけるか、あるいは消滅していくでしょう。「今後10年から20年の間に起こるのは、政策が標準を決めるのではなく、ある種の選別が起こり、人々は勝ちそうな技術へと移行していくだろうと思います」と彼は言いました。
マーカス氏が懸念しているのは、太平洋岸北西部の量子エコシステムには、大型恐竜が多すぎて小型哺乳類が不足しているのではないかということだ。シアトルに本社を置く企業は、量子スタートアップのトップリストにはあまり登場しない。（ただし、ブリティッシュコロンビア州バンクーバーに拠点を置く2社、昨年上場したD-Wave Systemsと1QBitは見つかる。）
「クォンタムバレーには、街中に巨大な企業や巨大企業があるだけではダメです。前世紀にシリコンバレーで見られたように、小さな企業が数多く存在するべきです」と彼は言った。「これはシアトル精神とは少し違うと思います。シアトル精神というのは、巨大な企業がそこら中に存在しているように思えるからです。しかし、私の見る限り、スタートアップ文化はまだそこまでには至っていません。」
政府の支援
量子コンピューティングは長年にわたり連邦政府の技術課題の重要課題となっており、2018年には国家量子イニシアチブ法により、研究開発を支援するために5年間で12億ドルの予算が承認された。
この支援の恩恵を受けている機関の一つが、パシフィック・ノースウエスト国立研究所です。2019年、PNNLはマイクロソフトおよびワシントン大学と提携し、ノースウエスト・クォンタム・ネクサスを設立しました。その後、この地域の研究開発拠点には、ワシントン州立大学、IonQ、オレゴン大学、Amazon Web Services、ボーイングが加わっています。
「これらのプレーヤーは皆、大学やPNNLのような場所からの専門知識を活用できる形で団結したいと望んでいるだろう」とターミネロ氏は語った。
PNNL の伝統的なスキルセットは、量子情報科学を進歩させるニーズとうまく重なります。
「量子科学における課題の一部は、電池科学や電池技術における課題の一部と非常に似ています」とターミネロ氏は述べた。「そのため、量子科学の視点から得られる強みは、エネルギー科学やエネルギー技術開発の分野に数多く存在すると考えています。」
PNNLはすでに、IonQ社が次世代コンピュータハードウェアに使用する予定のバリウムイオンの信頼性の高いサプライチェーンの構築を支援しており、ターミネロ氏は同様の官民共同プロジェクトが進行中であることを示唆した。
「新しい材料を発明しなければなりません」と彼は言った。「量子環境でうまく機能するように、非常に精密かつ正確に作らなければなりません。そして、ここ北西部のこの生態系は、まさにその挑戦に適していると思います。」
「立法者は量子とは何か、そしてそれが実際に何を意味するのかを理解する必要がある」
国家量子イニシアチブ法が成立してから約5年が経ち、CHIPS・科学法は、この分野の発展を持続させるために新たな連邦資金を提供するものです。ワシントン大学は今週、拡張されたパシフィック・ノースウェスト量子ハブの設立のため、国防総省に2億5000万ドルの資金を要請すると発表しました。
この提案の支持者には、PNNL、ワシントン州立大学、ボイシ州立大学、オレゴン大学、そしてアマゾン、インテル、IonQ、マイクロンテクノロジー、マイクロソフトなどのテクノロジー企業が含まれている。
一方、ワシントン州議会議員たちは、量子技術への理解を深めつつある。「議員たちは量子とは何か、そしてそれが実際に何を意味するのかを理解する必要がある」と、科学技術イノベーション議員連盟の創設者兼共同議長である州議会議員ヴァンダナ・スラッター氏は述べた。
昨年12月、労働力教育投資責任・監督委員会（WEDI）の報告書は、量子情報科学を支援するために州から600万ドルの資金を配分するというウィスコンシン大学の提案を取り上げました。この提案は今年の議会では十分な支持を得られませんでしたが、来年再び議題に上がる可能性があります。
ベルビュー選出の民主党議員スラッター氏は、労働力の育成に重点を置きたいと考えている。
「私の個人的な関心の一つは、これまで高等教育を受けたり、需要の高いコンピューター関連やテクノロジー関連のキャリアを志向していなかった人々にとって、これが公平な機会となるべきだということです」と彼女は述べた。「私たちはまた、州内のすべての人々、つまり地方に住む人々、第一世代の学生、マイノリティや社会的に疎外された人々などにもアクセスを提供できるようにしたいと考えています。ですから、これらの仕事への公平な道筋を作ることが重要だと考えています。」
研究室の向こう側
技術系の人材を引き付けるには、必ずしも仕事内容だけが重要ではありません。
8年前、スペースXのCEO、イーロン・マスク氏はシアトルでエンジニアたちを前に、衛星工場を太平洋岸北西部に建設する理由について「どうやら皆さんの多くはロサンゼルスに移りたくないようです」と語った。デンマークを離れてシアトルのワシントン大学の教授に加わったマーカス氏は、太平洋岸北西部の魅力がクォンタムバレーとの競争でも有利に働くかもしれないと語った。
「ご存知の通り、クォンタム・バレーの称号を狙っているのは、アメリカ国内で太平洋岸北西部だけではありません」と彼は言った。「ここが信じられないほど美しく、人々がすぐにでも移住してくるのも、偶然ではありません。他の多くの地域は生活が難しく、住む場所としての魅力も低いのです。ですから、ここに人々を呼び込むのは難しくないでしょう」
