【科学】グーグルが世界で初めて「量子コンピュータ」による化学反応シミュレーション成功、将来的には全く新しい化学物質を開発可能に

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グーグルが開発した54量子ビットの量子コンピューター「Sycamore」は従来型コンピューターが1万年かかる計算を200秒で解いた/Credit:James Crawford


Googleの研究者たちによって、化学反応を量子コンピュータでシミュレートすることにはじめて成功しました。

シミュレートされた反応自体は非常に簡単なものですが、量子コンピュータのより汎用的な用途に向けた大きな第一歩です。

8月28日に「Science」に掲載された研究によると、使用されたのは「Sycamore（シカモア）」と呼ばれる54量子ビットを備えた量子コンピュータとのこと（量子ビットについてはこちらの記事も参考に）。

このSycamoreは2019年に従来型のコンピュータが1万年かかる計算を僅か200秒で解き、量子コンピュータの優位性（量子超越性）を実証したことでも有名です。

量子コンピュータの参戦により、化学シミュレーションの世界に激震が訪れようとしています。

これまで既存のコンピュータを用いて、多くの化学反応シミュレーションが行われました。

しかし化学反応に参加する原子や分子が増えるたびに計算は指数関数的に複雑になります。

そして悲しいことに、現在のコンピュータには、そのような爆発的な複雑さの上昇についていくことが厳しくなってきています。

一方、量子コンピュータにとって計算量の増加はそれほど苦にはなりません。

量子ビットを1つ増やすごとに処理能力が2倍になるため、適切なアルゴリズムを用いれば、計算能力もまた爆発的な増加が見込めるからです。

今回の研究で使われたSycamoreは54量子ビットを備えており、2の54乗個の演算を並列計算により同時に行うことが可能です。

今回の研究でシミュレーションの対象となったのは、ごく簡単な化合物で2つの窒素原子と2つの水素原子から構成される「ジアゼン分子」です。

このジアゼン分子には水素原子の位置が上の図のように同じ方向にあるパターン（シス）と、異なる方向にあるパターン（トランス）の2つの状態が知られています。

シミュレーションではこのジアゼン分子が2つの状態に変化させる過程が計算されました。

結果、量子コンピュータを用いた反応シミュレーションは、既存のコンピュータによる計算値、及び現実世界の測定値と一致しました。

今回シミュレートされた反応は非常に単純なものであり、一般に普及しているノートパソコンでも十分再現可能です。

しかし、この最初の一歩は計算化学の分野にとって非常に大きな前進となります。

量子コンピューターは量子ビットを増やしたり、簡単なアルゴリズム（計算方法・計算手順）の変化でスケールアップが望めるからです。

そのためグーグルの研究者たちは、将来的には全く新しい化学物質を計算によって開発することも可能だと述べています。

現在、既存のコンピュータの性能を量子コンピュータが凌駕しつつあります。

化学実験は実験室ではなく、パソコンの前でするという時代が、もうすぐそこまで来ているのかもしれませんね。
https://nazology.net/archives/67951

従来1万年かかってたコンピューターってどのぐらいのスペックなんだろう？

いよいよ化学実験もいらなくなるか

一方、日本はスパコンの世界一で喜んでいた

つうか、本当に日本っておいていかれてるよな。で、日本人はその事に気が付いてないどころか逆に喜んでる状態だもの

ジャップがこれに追いつくのに何万年かかるの？

これで生体分子レベルでの化学反応を今までとは比べ物にならない精度と速度でシミュレートできるようになった

優位性が証明されたのは良い事
着実な前進

そこから実用化までが
遥か彼方 俺らは生きてない

ITで国力が決まる時代だねー。

既存の製薬会社をあっという間に追い越しそうだな

これが一般化された頃に宇宙時代の到来だな

やっぱ日本はアメリカ様についていった方が良いな
中韓と手を結んで反米とかほざいてる石破は追い出せ

そうだな、発毛剤は開発してほしい

既存のコンピュータで1万年掛かるって
どうやって証明出来るんだよ。千年かも
知らないじゃん。

シミュレーションソフトを作るのが面倒くさそう
出来上がれば便利だろうけど

回路の中を光がキラキラ動く様な奴が見たいです

20年近く前の学生時代にGaussian使ってメタロセン分子の反応性の計算とかやってたな
B3LYP/6-31Gがどうのこうの～とかブラックボックス的に使ってたけどもう全然覚えていないw

スパコン開発からこっちにシフトすべきじゃね？

だからなんだよ
具体的にどう便利になるのか書けよ
タイムマシンでもできるのか？w

これは量子コンピューターというより
量子力学を応用した計算方法なのでは？

大学の研究室がNMR使ってデコヒーレンスとか調べてるところで
あと50年は実用化は無理とかいう話だってけど現在はどうなってんだろ

ついに機関が動き出したか
エルプサイコングルゥ

中国人を締め出して正解
ポイントを抑えて正しい決断と行動を国単位で出来るのは流石だなと思った
もしかしたら量子コンピューターの開発と実用化へ向けて計画していたのかも

エイジオブウルトロン！！

実験で奴隷労働するのが日本人ケミストの得意技なのに！

ほんとグーグルとか飛ばし記事にもほどがある
世界の覇権とるために手段は択ばんよね　科学者の恥

重ね合わせの解のうち、確率で出てくるなら、結局すべての解を得るためには
計算あるのみという笑えないオチじゃないか

「適切なアルゴリズムを用いれば」
なんだかよく解らないが結局これが一番ネックになりそう

まず従来のコンピューターが1万年かかる根拠を。

これで
計算だけで物質の合成過程も
合成物の機能も
分かるってことだろ

な？シュミレート出来てしまっただろ？
ようつべでも散々言ってきたがこれが出来たらあれが出来るのよ
解かる奴には解かる
時間や速度の物理法則から今新たな世界が開かれている