新たに結成されたノースウェスト・クォンタム・ネクサスは、コンピューティングの未開の地で先駆者たちを結集する

量子コンピューティングという奇妙で曖昧な分野の専門家は、ハードウェア、アルゴリズム、アプリケーションの開発など、課題の一部に集中する傾向がある。しかし、マイクロソフト、アマゾン、ワシントン大学、パシフィック・ノースウエスト国立研究所の本拠地であるこの地域では、新たなコンソーシアムが全体スタックに取り組んでいる。

ここで話題にしているのはパンケーキやサンドイッチではありません。研究者、開発者、そしてビジネスリーダーのための量子ネットワークの拡大を目指すNorthwest Quantum Nexusについてです。Microsoft Quantum、PNNL、そしてUWが主導するこのグループは、今週同大学で開催される最初のサミットに先立ち、本日正式に発表されました。

量子コンピューティングは、数十年にわたりテクノロジーの世界を支配してきた古典的コンピューティング技術とは異なる方向へと進んでいます。今日のデジタルコンピューターがオンかオフ、1か0のビットを扱うのとは対照的に、未来の量子コンピューターは、結果が読み出されるまで、同時に1と0の状態になり得る曖昧な「キュービット」を操作します。研究者たちは、この技術は、古典的コンピューターが宇宙の寿命にわたってアルゴリズムを実行したとしても解決できないような種類の問題を解く可能性があると述べています。

最近承認された国家量子イニシアチブ法のおかげで、今後5年間でこの分野は連邦政府から12億ドルの資金増額を受ける予定です。そして、この莫大な資金と注目は、全国のコンピューター科学者に活力を与えています。

ノースウェスト・クォンタム・ネクサスは、中西部のシカゴ・クォンタム・エクスチェンジ、ボストン地域のハーバード・クォンタム・イニシアティブ、またはカリフォルニアの量子クラスターに類似した量子研究開発クラスターをワシントン州、オレゴン州、ブリティッシュコロンビア州に構築することを目指している。

「量子の専門知識に必要な要素と、これをテクノロジー業界の真の温床にしている要素がすべてうまく融合しています」と、PNNLの先端コンピューティング・数学・データ部門ディレクター、ネイサン・ベイカー氏は先週GeekWireに語った。「これらが組み合わさることで、この構想を実現可能にする完璧な条件が揃ったのです。」

ワシントン州レドモンドのマイクロソフトで量子ソフトウェア担当ゼネラルマネージャーを務めるクリスタ・スヴォア氏は、Nexusは「独自の焦点」を持っていると述べた。

「他のセンターは量子情報科学の異なる側面に焦点を当てています」と彼女は述べた。「量子コンピュータのスタックを考えてみると、上部にアルゴリズムとソフトウェアがあり、下部に材料と量子ビット設計があります。Nexusで私たちが行っているのはまさにそのサンドイッチ構造です。私たちはサンドイッチの要素に焦点を当てることで、他の側面の開発を促進し、拡張性を高め、この分野を加速させています。」

ノースウェスト・クォンタム・ネクサスはまだ始まったばかりですが、太平洋岸北西部は長年にわたり量子情報科学の中心地となっています。マイクロソフトは長年にわたり、レドモンド本社にこの研究に取り組む科学者を派遣しており、近年その取り組みは加速しています。

同社は今月、Q#プログラミング言語とMicrosoftのQuantum Development Kitに精通したスタートアップ企業や開発者との連携を強化するため、独自のMicrosoft Quantum Networkを立ち上げました。NexusとNetworkは、量子コンピューティングのインフラ構築における相互補完的なチャネルを提供します。

一方、PNNLは量子コンピューティングの原理をエキゾチックな材料開発に応用する研究に取り組んでいます。これらの取り組みでは、NWChemシミュレーションソフトウェアなどの計算化学ツールが活用されています。昨年、PNNLは量子コンピューティング化学プロジェクトに約200万ドルの資金を獲得しました。

ワシントン大学には、純粋に理論的な分野から応用工学に至るまで、量子原理を活用できる幅広い研究分野があります。これらの多様な研究分野は最近、「QuantumX」と呼ばれるイニシアチブに統合されました。

3 つの主要パートナーはすべて、Nexus を官民パートナーシップを拡大することで物事を一段と推進する手段とみています。

「学際的なチームなしには、こうした研究課題に取り組むことはできません」とベイカー氏は述べた。「ですから、Nexusがすべきことの一つは、つながりを築くことです。地域として、私たちは、こうした学際的なチームのメンバーが互いにつながり、研究課題や機会を見つけ、それらを追求しやすくしたいと考えています。」

たとえば、ワシントン大学は今四半期、マイクロソフトのコンピューター科学者が指導する量子コンピューティングに関する初の学部レベルの授業を開講した。

ワシントン大学の物理学、電気・コンピュータ工学の准教授であり、QuantumXの共同議長も務めるカイメイ・フー氏は、「教育におけるパラダイムシフト」の兆候を感じている。

「ほとんどのコンピュータサイエンス学科には量子情報分野の人材がいません。これは変えなければなりません」と彼女は述べた。「『量子の優位性』を最大限に活用するには、この分野で最も優秀な人材が必要です。」

量子コンピューティングの最もよく知られた応用の一つは、暗号解読や安全な通信の新たな手法への道を開くなど、セキュリティ分野です。この分野は、ホワイトハウスや全米科学アカデミーが招集した専門家パネルから大きな注目を集めています。

しかしスヴォレ氏は、Nexusは他の用途にも注力していると述べた。「大規模な商用アプリケーションは暗号解読ではないと考えています。そうですよね？」と彼女は言った。「大規模なアプリケーションとは、企業向けの量子ソリューション、そして…のための量子ソリューションを推進することだと考えています。」

「…材料科学です」とフー氏は言った。

「… バッテリーの性能が向上しました」とベイカー氏は付け加えた。

「まさにその分野です」とスヴォレ氏は言った。「ネクサスのもう一つのユニークな焦点は、持続可能性、クリーンエネルギー、そしてより良い素材です…」

「まさに北西ですね」とフーが同意した。

「そうだね」スヴォレは笑いながら言った。