量子コンピュータでデータセンターの消費電力を抑制する

データセンターはあらゆるインターネットの中心にある。複雑な生物学的システムをモデリングするにしても、誰かのソーシャルメディア投稿に「いいね！」を押すにしても、データセンターは不可欠な役割を果たしている。

しかし、情報技術への依存度の高まりは、エネルギーへの依存度の高まりという代償を伴う。この成長のほとんどは産業部門によるもので、家庭部門の2倍以上のエネルギー消費を占めている。データセンターの持続可能性は、消費者の行動以上に、大企業の行動にかかっている。

2018年、世界のデータセンターは世界のエネルギー使用量の2％以上を占めており、これは驚異的な数字である。現在、世界中に6000を超えるデータセンターがある。データセンターを利用する産業は、創薬、機械学習、天気予報、交通の最適化など、偉大なイノベーションを担っている。さらなる疑問が解明されるにつれ、多くの新たな疑問が明らかになり、より良く、より速く、より高度な技術の必要性が高まっている。

このまま野放図に成長を続ければ、データセンターの利用は増え続け、それに伴い電力エネルギーの使用量も増えるだろう。暗い未来が目の前に迫っている。

私たちには2つの選択肢がある。イノベーションとエネルギーに依存するあらゆるものを止めるか、成長は続けるがエネルギーに配慮した方法で行うか。後者が正しい選択であることは、おそらく誰もが認めるところだろう。エネルギー使用量を削減しながらイノベーションを推進し、さらには加速させる新たなソリューションのひとつが量子コンピューティングである。

複雑な問題を量子コンピュータのコードに適切に変換すれば、量子コンピュータははるかに高い性能を発揮しながら、消費エネルギーを大幅に削減できる。

グーグルが2019年に行った「量子至上主義」実験では、量子コンピュータと古典コンピュータでアルゴリズムの実行時間を比較したが、その副産物として興味深いのがエネルギー使用量の比較だった。NASA、グーグル、オークリッジ国立研究所の研究は、同じ問題を解くスーパーコンピューターと量子コンピューターのエネルギー消費量を比較した。量子コンピューターが必要とするエネルギーは、スーパーコンピューターのわずか0.002％であった。量子コンピューターによって、私たちはより持続可能な未来を切り開くことができるかもしれない。

量子コンピューターがより効率的な理由はここにある。従来のデータセンター・コンピューターは数十億個のトランジスタを使用するが、量子コンピューターでは数百個、数千個、最終的には数百万個になる。特定の実装によっては、量子ビットはたった1個の原子かもしれない。つまり、数十億個のトランジスタではなく、数百万個の原子を励起させる、あるいは動かすのに十分なエネルギーが必要なのだ。さらに、問題が適切にコード化されていれば、量子コンピューターは膨大なデータセットを並列に解析することができる。

量子コンピューターは、データセンター・アプリケーションのすべて、あるいはほとんどにおいて、古典的なコンピューターに取って代わるものではないことを述べておかなければならない。しかし、最適化、化学シミュレーション、機械学習のような特定の計算タスクは、量子コンピュータの有望なアプリケーションであると思われる。

どうすればそこに到達できるのか？毎月のように、より大きな量子コンピューターが発表されている。量子ハードウェア競争が本格化しているのだ。

しかし、我々はソフトウェアがそれに追いついていることを確認しなければならない。我々は、古典的なコンピュータを凌駕する量子コンピュータをコーディングする準備ができているのだろうか？量子アルゴリズム設計の学習曲線は険しく、小規模な量子コンピュータで有効なコーディング手法は、より大規模なマシンでは不十分である。ハードウェアの進歩に対応できるソフトウェアが急務なのだ。

Classiqのような新しいソフトウェア・プラットフォームは、手作業では不可能な複雑な量子回路を設計する環境を提供し、量子コンピュータがその潜在能力を発揮するのを助ける。

適切なソフトウェアがあれば、量子コンピューターは、より優れたEVバッテリーや環境に優しい肥料の生産方法を開発するだけでなく、エネルギー消費を抑制することでも地球を救うことができる。