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ロバート・ウィル教授とのポッドキャスト - 時代を超えたデザイン・オートメーション

24
8月
,
2021

今日のゲストは、コンピューターサイエンス教授のロバート・ウィルだ。ロバートと私は、他のトピックの中で、時代を超えた設計自動化について話し、古典的な設計と量子の世界の類似性について議論する。

インサイトのページで「ポッドキャスト」を選択すると、その他のエピソードを聴くことができます。

全文は以下の通り。

ユヴァル:こんにちは、ロバート。

ロバート:こんにちは。

ユヴァル:それで、あなたは何者で、どんな仕事をしているんですか?

ロバート:ロバート・ヴィレです。オーストリアのヨハネス・ケプラー大学の教授です。長年、設計自動化の分野で仕事をしています。最初は古典的な回路やシステムの設計自動化から始めました。しかし現在では、15年近く量子コンピューティングに対応する手法の開発にも取り組んでいます。それが、私がここにいる理由です。

ユヴァル:透明性を確保するために言っておきますが、あなたは私たちの技術諮問委員会の一員でもあります。 

デザイン・オートメーションとは何か?

ロバート:文字通り、設計のプロセスを自動化するということだ。この特定のケースでは、もちろん回路やシステムの設計のことだ。しかし、他にもいろいろなことが考えられます。ここでの主な動機は、今日のシステムを設計・開発する際、私たちは相当な複雑さに対処しなければならないということです。次のスマートフォン、次のAIソリューション、これらはもう手作業で作成、開発、設計することはできないシステムです。複雑さに対処できないため、ある時点で設計の自動化が必要になる。

今日のシステムは、何百万、何十億ものトランジスタやコンポーネントで構成されており、そのようなシステムのネットリストをホワイトボードに描くことはもうありません。合成、コンパイル、すべてが正しく機能するかどうかのチェックには自動化された方法が必要で、私たちはそれを開発しています。そして主な課題は、この膨大な複雑さにどう対処するかということだ。

ユヴァル:それはVHDLやVerilogのような、以前から開発されている言語ですか?具体的な研究内容や、あなたのグループが興味を持っていることについて、もう少し詳しく教えてください。

ロバート:プログラミング言語やVHDLのようなハードウェア記述言語は、私たちが使っている手段の一部です。私たちの仕事や研究の50%は、古典的なコンピューティングのための手法を開発するために使っていますが、残りの50%は、量子コンピューティングを含む新しい技術にも使っています。

正確な例をお聞きになったので、典型的なシナリオを挙げますと、例えば、列車や航空機を制御するような特定の制御システムなどをVHDLで設計した場合です。交通の先取りは講義で使う簡単な例です。そしてVHDLでそれを開発し、「よし、このシステムを実際に使って安心できるように展開できるか?それとも、悪いことが起きていないことを確認するチェックのようなものが欲しいですか?システムに意図しないことは起きていない。では、通常はどうするのですか?

例えば、VHDLで設計する。そして、提供したい特定のプロパティや安全保証があります。そして、設計とあるプロパティをブラックボックスに入れるだけで、そのプロパティが本当に保持されているかどうか、あるいは何か悪いことが起きているかどうかを、このブラックボックスがプッシュボタン式に判断してくれます。

これは一つの例であり、通常は検証の例である。もう一つの例は合成です。VHDLコードを書いてボタンを押すと、そのVHDLコードが合成されます。あるいは、特定のアーキテクチャや特定のテクノロジーに対応したソフトウェア・システムの場合は、コンパイルされます。このようなツールはすべて、デザインを放り込むだけで、自動的にネットリストを生成したり、証明条件を生成したりするものです。

ユヴァル:電子設計のネットリストや合成、検証のプロセスは何年も前から行われていますが、量子力学はこれらの従来の手法とどう似ていて、どう違うのでしょうか?

ロバート:類似点はたくさんある。実際、歴史を見てみると、今おっしゃったようなツールは数年前から利用できるようになったわけではなく、コミュニティとして何十年もかけて開発してきたものです。古典的なコンピュータと量子コンピュータが並行して発展してきたのは興味深いことです。もともと古典的なコンピュータでは、電気技師が最初のコンピュータを作ったのですが、時が経つにつれて進化し、私が言ったように、突然、"よし、自動化が必要だ "と認識するようになりました。

実際、彼らはコンピュータサイエンスや情報学というひとつの領域を確立した。ある時点で、コンピューターは電気技師によって開発され、ある時点でコミュニティは「コンピューター科学者が必要だ。ソフトウェアを開発し、そのための自動化手法を開発する人々が必要だ」と。量子コンピューティングにおいても、これと似たような展開が見られるのは非常に興味深い。量子コンピュータの最初のアイデアは、もちろん理論から生まれたものですが、その後、物理学者が最初の量子コンピュータを作りました。

そして今、従来の古典的なコンピューティングで何十年も前に見られたのと同じように、量子コンピューティングのためのソフトウェアを開発できる人材が必要であることを、私たちはますます認識している。量子コンピューティングの特定のアプリケーションを実現できる人たちです。ですから、この並列関係は実に興味深いものです。一方で、課題も見えてきます。古典コンピューティングの世界では、デザインギャップや検証ギャップと呼ばれるものがあります。

つまり、古典的な世界では今日まで、実際に有用なアプリケーションやソフトウェアを設計するよりも強力なマシンを開発したり実現したりすることができる状況だったのです。量子コンピュータの分野で興味深いのは、私が量子コンピュータの研究を始めた過去数年間は、まだこのような強力な量子コンピュータはなかったということです。非常にプロトタイプ的なシステムしかなかったし、それらはまだ限定的なものだった。しかし、ここ数年でこのような発展が見られるようになりました。

つまり、ある種のデザイン・ギャップが生じ、それを適切に利用したり活用したりする方法や手段よりも、量子コンピュータの方が強力であるという状況に、近い将来到達するかもしれないということです。このデザイン・ギャップを避けるために、あるいは少なくともこのギャップをできるだけ小さくするために、私たちは取り組んでいるのです。

ユヴァル:ハードウェア記述言語であれ、量子の並列処理であれ、抽象化言語を設計するとき、批判的な人たちがやってきてこう言うことがある。マシンのユニークな特性を生かすことができなくなる」と言うのです。今日、量子では様々なメーカーが異なる特性、異なるアーキテクチャを持っています。では、量子用の抽象化レイヤーを設計するのは時期尚早なのでしょうか、それとも遅すぎるのでしょうか? 

ロバート:とてもいい質問だね。これには2つの答えがあります:一方では、私たちは今、量子コンピュータを開発している物理学者と密接な関係を持たなければならない状況にあります。私自身はコンピュータ科学者であり、この点では抽象化が好きだ。というのも、量子コンピュータの物理的な仕組みは大まかに理解していますが、量子物理学の専門家ではないのは確かです。この点で、私が抽象化に頼るのは、複雑さに取り組むためにコンピュータサイエンスのバックグラウンドを活用する唯一の方法だからです。そして今、あなたの言う通り、懸念事項を理解するためには物理学者の近くにいる必要がある。なぜなら、現在の機械にはまだ限界があり、物理的な制約をできる限り尊重し、満足させなければならないからです。

しかし、長い目で見れば、物理学のコミュニティが量子コンピュータをより良く、よりスケーラブルに、より信頼性の高い、よりエラーの少ないものにしていくのであれば、より多くの抽象化が必要になるのは間違いない。古典的な計算能力は指数関数的な成長を遂げています。今、IBMやハネウェルなどのロードマップを見ると、非常に似たような発展を遂げています。遅かれ早かれ、私たちは複雑さが急速に増大する状況に到達すると思います。そして、この複雑さに対処する主な方法のひとつが抽象化です。

同じように、今日、アプリケーションを実現するためにトランジスタを作ったり、作業したりすることはもうありません。量子コンピューティングでは、高レベルの言語や自動ツール、コンパイラを使うことになるでしょう。

そして、複雑さが著しく増大するような状況に備えるために、今すでに抽象化について研究することはまったく問題ないし、価値があると思う。そして、そのような状況に備えて、物理的な要求を低レベルで処理し、より高いレベルで抽象化することができるかもしれない。だから、私はどちらも必要だと考えている。現在、私たちは物理的な細部に対処する必要がありますが、将来的にはより抽象化できるように準備することも必要です。

ユヴァル:古典的なコンピューターでは、これらの抽象化レイヤーはすでに存在していますよね。私がウェブページをデザインする場合、CMOSトランジスタがどのように機能するかを知る必要はありません。そして、ウェブページと実際にハードウェア上で動くものとの間には、何層ものソフトウェア層がある。だから、それはいいことだ。量子コンピュータの場合も、抽象化されていると仮定しましょう。

しかし今日、コヒーレンスの問題やエラーのために、多くのアルゴリズムは古典と量子のハイブリッドで書かれている。ハイブリッド・アルゴリズムになると、この抽象化の特別なケースがあるのでしょうか?それとも、2つの陣営に分かれていて、その間にちょっとしたインターフェイスがあるだけなのでしょうか?

ロバート:正直なところ、よくわからないんだ。この全体的な発展が最終的に私たちをどこに導くのかはわからない。今現在、私が理解していること、感じていることは、量子コンピューティングのアプリケーションを実現したいのであれば、量子コンピューティングについての理解が必要だということです。量子コンピューターをどのようにプログラムするか、どのように使うか、今のところ、対応する設計者は量子コンピューターが原理的にどのように機能するかを理解している必要があります。物理的にではなく、少なくとも方法論的にだ。重ね合わせ、エンタングルメント、こういったものについての理解が必要です。

将来的には抽象化できるかもしれませんが、今のところ、これが本当にうまくいくとは思えません。これは、量子コンピューティングを確立するために何を達成しなければならないかというコミュニティでの大きな課題のひとつでもあると思います。

もちろん、コンピューターを作る物理学者も必要だ。ソフトウェアなども必要だ。しかし、量子の労働力についても大きな議論があります。つまり、この特殊なコミュニティのために訓練された人材が必要なのです。そして今、私が強く感じているのは、高度な訓練を受けた専門家がまだ必要だということです。教育が必要です。量子コンピューティングをある程度抽象化した知識を持っている必要があります。将来的には、そのような抽象化された知識は必要なくなるかもしれませんが、私は、これは中期的あるいは長期的な将来のことだと考えています。

今現在、例えば量子コンピュータのアプリケーションを、従来の古典的なHDLだけに頼って実装したり実現したりできる人はいないでしょう。ある種の量子記述手段とその理解が必要です。

ユヴァル:あなたはオーストリアの大学で教授をされていますが、アメリカでは一部の大学が量子情報科学の修士課程や博士課程を開設し始めているようですね。量子に関する人材教育について、ヨーロッパではどのような状況なのか教えてください。

ロバート:問題になりつつある。だから、みんなそれを講義に持ち込んだりするんだ。私はもう10年も15年も量子コンピューティングの仕事をしていると言いました。特に修士課程では、エマージング・テクノロジーと称して、量子コンピューティングのようなトピックを取り上げた講義をすでに持っていました。というのも、修士号や学士号、あるいは博士号を取得しようとしている若い世代は、量子コンピューティングに触れる機会が必ずあるはずだからです。

私は教授なんだ。終身在職権がある。キャリアは多かれ少なかれ終わったから、もうどうでもいい。まだ情熱があるからやっているだけだ。でも、君たち、つまり私の学生諸君は、コンピュータ科学者としてまだ何十年も先がある。何が起きているのか知っておくべきだ」。私は10年、15年とこの仕事を続けています。

そして今、大学でもプログラムが構築されている。私たちの大学でも、量子コンピューティングに力を入れています。文字通り、ヨーロッパのすべての国、おそらく世界中のすべての国が、量子コンピューティングが普及しつつあることを認識しています。どの程度確立されるのか?それは誰にもわからない!しかし、人々が量子コンピューターについて学ぶべきだということは分かっている。最近のカリキュラムを完全に変えるとは言いませんが、それでも学生には従来の古典的なプログラミング言語を教えています。もちろん、量子コンピューティングが従来のコンピューティングに取って代わるという話ではないので、それは理にかなっています。なぜなら、量子コンピューティングが従来のコンピューティングに取って代わるという話ではないからです。私たちは、その対処法を学生に教えているのです。

少なくとも、私たちはそこから始めている。私の講義では、「QiskitやCirqなど、特定のツールをどのように使うのか?そして、彼らが持っているおもちゃのようなアプリケーションや例を実現する。しかし、まだ本格的なアプリケーションを実現できていないことも認めなければならない。しかし、これからの数年間で、私の講義も、おもちゃのような例だけでなく、現実世界での実用的で適切な例や、学生が量子システム上で実装しなければならないようなものに変わっていくと確信しています。ですから、これは確実に変わりつつあります。大学では、これは間違いなく最近のことです。

ユヴァル:ヨーロッパの大企業を見ると、量子コンピューティングの研究プロジェクトに必要な人材は大学に頼っているのでしょうか?それとも何か別のことをしているのでしょうか?

ロバート:いい質問だね。私は、その両方と言えるでしょう。特にヨーロッパで起こっていることを調べると、「量子コンピューティングのことを聞いたんだけど、どういうものなの?どういうものか教えてください "と。つまり、まだ自分たちの手を汚したくないが、"よし、情報を得るべきだ。何か見落としていることはないだろうか?だから、そういう企業があるのは確かだ。すべての人が今すぐ量子コンピューティングの列車に乗るべきだとは言いません。

しかし、私が10年、15年前に量子コンピューティングを始めたとき、私ははるか未来にある未来技術を扱うクレイジーな男でした。だから、今現在、特に企業から「これは実現しそうだ。教えてくれませんか?個人指導してもらえますか?私は何か見落としていませんか?これはひとつの方法です。そして、"よし、今すぐ参加したい "と言ってくれる企業もある。

大学やアカデミアが主導しているのか、それとも産業界が主導しているのかというご質問ですね。私が思うに、企業もまた、例えば大学や研究プロジェクトに資金を提供したり、企業内の研究所に資金を提供したりすることを始めています。

だから、量子コンピューティングに関する政府および産業界の資金援助が大幅に増加していることを少し感じている。量子コンピューティングが確立される時代に備え、その準備のためでしょう。ですから、学界だけとは言いません。多くの企業がこの分野を発展させるためにアカデミアに投資しています。しかし、率直に言って、ヨーロッパでは「量子コンピューティングで大儲けしているヨーロッパ企業がある」というような成功例を知りません。しかし、彼らは投資をしていますし、2、3年後に何らかの投資回収を期待して投資をしているのは間違いないでしょう。

だから、政府も産業界もこの技術に大きく投資し、ヨーロッパをこの技術における世界の重要なプレーヤーとして確立しようとしている。

ユヴァル:話が終わりに近づいたところで、私があなたに魔法の杖を渡したと仮定して、大手のソフトウェア会社やハードウェア会社、そして小さな会社の作業計画をコントロールできるようになったとしましょう。今後2~3年間、量子力学的に何に取り組んでもらいたいですか?

ロバート:いい質問だね。というのも、文字通り、公言していいのかどうかわからないけど、現在、社会、コミュニティ、産業界、政府がやっていることは、正直なところ、僕が望んでいることと完全に一致しているような気がするんだ。というのも、やはり10年、15年前、私は量子コンピューティングの研究を始め、この未来の技術に取り組むクレイジーな男だった。そして私は楽しかったし、アカデミアがこのような新しい技術に取り組むことを可能にしていることを本当に楽しんでいた。

そしてそのとき、私がやっていることが実際に関連性があり、実用的であることを人々に納得してもらえるような魔法の杖を手に入れたいと心から思った。というのも、産業界や政府、資金提供機関などと話をするたびに、私はもう誰も説得する必要がないと感じているからだ。

そして今、突然、過去10年、15年に取り組んだトピックが、突然、関連性を持つようになった。だから、もし君が許してくれるなら、この杖は将来、本当に必要になったときのために取っておこうと思う。今はただ、このコミュニティ全体が私が本当に満足できる方向に発展していることを喜んでいる。もちろん、無理をしないように注意しなければならない。まだ課題はたくさんある。期待値が高すぎて、量子の窓ができるかもしれないと話している人たちもいる。

でも今は、コミュニティが進化し、何が起こっているのかにとても満足している。そして、何が飛び出してくるのかを見るのは本当に楽しい。だから、公言すべきかどうかわからないけど、今のところ、今のままの展開に本当に満足していると言いたい。だから、たぶんこのままでいこう。

ユヴァル:あなたたちのようなクレイジーな人たちが10年、15年とこの問題に取り組んでくれたおかげで、私たちは今日、本当に驚くべき革命のスタート地点に立つことができたのだと感謝している。ロバート、今日はあなたと話せてよかった。あなたの仕事についてもっと知りたい人は、どこに連絡すればいいのでしょうか?

ロバート:一番簡単な方法は、僕の名前をググることだろうね。たいていの場合、私のウェブページが見つかるでしょう。 www.rwille.de。ツイッターのハンドルネームは@rbrtwllです。このようなトピックに興味のある方からのご連絡をお待ちしています。

ユヴァル:完璧だ。今日は本当にありがとう。

ロバート:お招きいただきありがとうございました。楽しかったです。


今日のゲストは、コンピューターサイエンス教授のロバート・ウィルだ。ロバートと私は、他のトピックの中で、時代を超えた設計自動化について話し、古典的な設計と量子の世界の類似性について議論する。

インサイトのページで「ポッドキャスト」を選択すると、その他のエピソードを聴くことができます。

全文は以下の通り。

ユヴァル:こんにちは、ロバート。

ロバート:こんにちは。

ユヴァル:それで、あなたは何者で、どんな仕事をしているんですか?

ロバート:ロバート・ヴィレです。オーストリアのヨハネス・ケプラー大学の教授です。長年、設計自動化の分野で仕事をしています。最初は古典的な回路やシステムの設計自動化から始めました。しかし現在では、15年近く量子コンピューティングに対応する手法の開発にも取り組んでいます。それが、私がここにいる理由です。

ユヴァル:透明性を確保するために言っておきますが、あなたは私たちの技術諮問委員会の一員でもあります。 

デザイン・オートメーションとは何か?

ロバート:文字通り、設計のプロセスを自動化するということだ。この特定のケースでは、もちろん回路やシステムの設計のことだ。しかし、他にもいろいろなことが考えられます。ここでの主な動機は、今日のシステムを設計・開発する際、私たちは相当な複雑さに対処しなければならないということです。次のスマートフォン、次のAIソリューション、これらはもう手作業で作成、開発、設計することはできないシステムです。複雑さに対処できないため、ある時点で設計の自動化が必要になる。

今日のシステムは、何百万、何十億ものトランジスタやコンポーネントで構成されており、そのようなシステムのネットリストをホワイトボードに描くことはもうありません。合成、コンパイル、すべてが正しく機能するかどうかのチェックには自動化された方法が必要で、私たちはそれを開発しています。そして主な課題は、この膨大な複雑さにどう対処するかということだ。

ユヴァル:それはVHDLやVerilogのような、以前から開発されている言語ですか?具体的な研究内容や、あなたのグループが興味を持っていることについて、もう少し詳しく教えてください。

ロバート:プログラミング言語やVHDLのようなハードウェア記述言語は、私たちが使っている手段の一部です。私たちの仕事や研究の50%は、古典的なコンピューティングのための手法を開発するために使っていますが、残りの50%は、量子コンピューティングを含む新しい技術にも使っています。

正確な例をお聞きになったので、典型的なシナリオを挙げますと、例えば、列車や航空機を制御するような特定の制御システムなどをVHDLで設計した場合です。交通の先取りは講義で使う簡単な例です。そしてVHDLでそれを開発し、「よし、このシステムを実際に使って安心できるように展開できるか?それとも、悪いことが起きていないことを確認するチェックのようなものが欲しいですか?システムに意図しないことは起きていない。では、通常はどうするのですか?

例えば、VHDLで設計する。そして、提供したい特定のプロパティや安全保証があります。そして、設計とあるプロパティをブラックボックスに入れるだけで、そのプロパティが本当に保持されているかどうか、あるいは何か悪いことが起きているかどうかを、このブラックボックスがプッシュボタン式に判断してくれます。

これは一つの例であり、通常は検証の例である。もう一つの例は合成です。VHDLコードを書いてボタンを押すと、そのVHDLコードが合成されます。あるいは、特定のアーキテクチャや特定のテクノロジーに対応したソフトウェア・システムの場合は、コンパイルされます。このようなツールはすべて、デザインを放り込むだけで、自動的にネットリストを生成したり、証明条件を生成したりするものです。

ユヴァル:電子設計のネットリストや合成、検証のプロセスは何年も前から行われていますが、量子力学はこれらの従来の手法とどう似ていて、どう違うのでしょうか?

ロバート:類似点はたくさんある。実際、歴史を見てみると、今おっしゃったようなツールは数年前から利用できるようになったわけではなく、コミュニティとして何十年もかけて開発してきたものです。古典的なコンピュータと量子コンピュータが並行して発展してきたのは興味深いことです。もともと古典的なコンピュータでは、電気技師が最初のコンピュータを作ったのですが、時が経つにつれて進化し、私が言ったように、突然、"よし、自動化が必要だ "と認識するようになりました。

実際、彼らはコンピュータサイエンスや情報学というひとつの領域を確立した。ある時点で、コンピューターは電気技師によって開発され、ある時点でコミュニティは「コンピューター科学者が必要だ。ソフトウェアを開発し、そのための自動化手法を開発する人々が必要だ」と。量子コンピューティングにおいても、これと似たような展開が見られるのは非常に興味深い。量子コンピュータの最初のアイデアは、もちろん理論から生まれたものですが、その後、物理学者が最初の量子コンピュータを作りました。

そして今、従来の古典的なコンピューティングで何十年も前に見られたのと同じように、量子コンピューティングのためのソフトウェアを開発できる人材が必要であることを、私たちはますます認識している。量子コンピューティングの特定のアプリケーションを実現できる人たちです。ですから、この並列関係は実に興味深いものです。一方で、課題も見えてきます。古典コンピューティングの世界では、デザインギャップや検証ギャップと呼ばれるものがあります。

つまり、古典的な世界では今日まで、実際に有用なアプリケーションやソフトウェアを設計するよりも強力なマシンを開発したり実現したりすることができる状況だったのです。量子コンピュータの分野で興味深いのは、私が量子コンピュータの研究を始めた過去数年間は、まだこのような強力な量子コンピュータはなかったということです。非常にプロトタイプ的なシステムしかなかったし、それらはまだ限定的なものだった。しかし、ここ数年でこのような発展が見られるようになりました。

つまり、ある種のデザイン・ギャップが生じ、それを適切に利用したり活用したりする方法や手段よりも、量子コンピュータの方が強力であるという状況に、近い将来到達するかもしれないということです。このデザイン・ギャップを避けるために、あるいは少なくともこのギャップをできるだけ小さくするために、私たちは取り組んでいるのです。

ユヴァル:ハードウェア記述言語であれ、量子の並列処理であれ、抽象化言語を設計するとき、批判的な人たちがやってきてこう言うことがある。マシンのユニークな特性を生かすことができなくなる」と言うのです。今日、量子では様々なメーカーが異なる特性、異なるアーキテクチャを持っています。では、量子用の抽象化レイヤーを設計するのは時期尚早なのでしょうか、それとも遅すぎるのでしょうか? 

ロバート:とてもいい質問だね。これには2つの答えがあります:一方では、私たちは今、量子コンピュータを開発している物理学者と密接な関係を持たなければならない状況にあります。私自身はコンピュータ科学者であり、この点では抽象化が好きだ。というのも、量子コンピュータの物理的な仕組みは大まかに理解していますが、量子物理学の専門家ではないのは確かです。この点で、私が抽象化に頼るのは、複雑さに取り組むためにコンピュータサイエンスのバックグラウンドを活用する唯一の方法だからです。そして今、あなたの言う通り、懸念事項を理解するためには物理学者の近くにいる必要がある。なぜなら、現在の機械にはまだ限界があり、物理的な制約をできる限り尊重し、満足させなければならないからです。

しかし、長い目で見れば、物理学のコミュニティが量子コンピュータをより良く、よりスケーラブルに、より信頼性の高い、よりエラーの少ないものにしていくのであれば、より多くの抽象化が必要になるのは間違いない。古典的な計算能力は指数関数的な成長を遂げています。今、IBMやハネウェルなどのロードマップを見ると、非常に似たような発展を遂げています。遅かれ早かれ、私たちは複雑さが急速に増大する状況に到達すると思います。そして、この複雑さに対処する主な方法のひとつが抽象化です。

同じように、今日、アプリケーションを実現するためにトランジスタを作ったり、作業したりすることはもうありません。量子コンピューティングでは、高レベルの言語や自動ツール、コンパイラを使うことになるでしょう。

そして、複雑さが著しく増大するような状況に備えるために、今すでに抽象化について研究することはまったく問題ないし、価値があると思う。そして、そのような状況に備えて、物理的な要求を低レベルで処理し、より高いレベルで抽象化することができるかもしれない。だから、私はどちらも必要だと考えている。現在、私たちは物理的な細部に対処する必要がありますが、将来的にはより抽象化できるように準備することも必要です。

ユヴァル:古典的なコンピューターでは、これらの抽象化レイヤーはすでに存在していますよね。私がウェブページをデザインする場合、CMOSトランジスタがどのように機能するかを知る必要はありません。そして、ウェブページと実際にハードウェア上で動くものとの間には、何層ものソフトウェア層がある。だから、それはいいことだ。量子コンピュータの場合も、抽象化されていると仮定しましょう。

しかし今日、コヒーレンスの問題やエラーのために、多くのアルゴリズムは古典と量子のハイブリッドで書かれている。ハイブリッド・アルゴリズムになると、この抽象化の特別なケースがあるのでしょうか?それとも、2つの陣営に分かれていて、その間にちょっとしたインターフェイスがあるだけなのでしょうか?

ロバート:正直なところ、よくわからないんだ。この全体的な発展が最終的に私たちをどこに導くのかはわからない。今現在、私が理解していること、感じていることは、量子コンピューティングのアプリケーションを実現したいのであれば、量子コンピューティングについての理解が必要だということです。量子コンピューターをどのようにプログラムするか、どのように使うか、今のところ、対応する設計者は量子コンピューターが原理的にどのように機能するかを理解している必要があります。物理的にではなく、少なくとも方法論的にだ。重ね合わせ、エンタングルメント、こういったものについての理解が必要です。

将来的には抽象化できるかもしれませんが、今のところ、これが本当にうまくいくとは思えません。これは、量子コンピューティングを確立するために何を達成しなければならないかというコミュニティでの大きな課題のひとつでもあると思います。

もちろん、コンピューターを作る物理学者も必要だ。ソフトウェアなども必要だ。しかし、量子の労働力についても大きな議論があります。つまり、この特殊なコミュニティのために訓練された人材が必要なのです。そして今、私が強く感じているのは、高度な訓練を受けた専門家がまだ必要だということです。教育が必要です。量子コンピューティングをある程度抽象化した知識を持っている必要があります。将来的には、そのような抽象化された知識は必要なくなるかもしれませんが、私は、これは中期的あるいは長期的な将来のことだと考えています。

今現在、例えば量子コンピュータのアプリケーションを、従来の古典的なHDLだけに頼って実装したり実現したりできる人はいないでしょう。ある種の量子記述手段とその理解が必要です。

ユヴァル:あなたはオーストリアの大学で教授をされていますが、アメリカでは一部の大学が量子情報科学の修士課程や博士課程を開設し始めているようですね。量子に関する人材教育について、ヨーロッパではどのような状況なのか教えてください。

ロバート:問題になりつつある。だから、みんなそれを講義に持ち込んだりするんだ。私はもう10年も15年も量子コンピューティングの仕事をしていると言いました。特に修士課程では、エマージング・テクノロジーと称して、量子コンピューティングのようなトピックを取り上げた講義をすでに持っていました。というのも、修士号や学士号、あるいは博士号を取得しようとしている若い世代は、量子コンピューティングに触れる機会が必ずあるはずだからです。

私は教授なんだ。終身在職権がある。キャリアは多かれ少なかれ終わったから、もうどうでもいい。まだ情熱があるからやっているだけだ。でも、君たち、つまり私の学生諸君は、コンピュータ科学者としてまだ何十年も先がある。何が起きているのか知っておくべきだ」。私は10年、15年とこの仕事を続けています。

そして今、大学でもプログラムが構築されている。私たちの大学でも、量子コンピューティングに力を入れています。文字通り、ヨーロッパのすべての国、おそらく世界中のすべての国が、量子コンピューティングが普及しつつあることを認識しています。どの程度確立されるのか?それは誰にもわからない!しかし、人々が量子コンピューターについて学ぶべきだということは分かっている。最近のカリキュラムを完全に変えるとは言いませんが、それでも学生には従来の古典的なプログラミング言語を教えています。もちろん、量子コンピューティングが従来のコンピューティングに取って代わるという話ではないので、それは理にかなっています。なぜなら、量子コンピューティングが従来のコンピューティングに取って代わるという話ではないからです。私たちは、その対処法を学生に教えているのです。

少なくとも、私たちはそこから始めている。私の講義では、「QiskitやCirqなど、特定のツールをどのように使うのか?そして、彼らが持っているおもちゃのようなアプリケーションや例を実現する。しかし、まだ本格的なアプリケーションを実現できていないことも認めなければならない。しかし、これからの数年間で、私の講義も、おもちゃのような例だけでなく、現実世界での実用的で適切な例や、学生が量子システム上で実装しなければならないようなものに変わっていくと確信しています。ですから、これは確実に変わりつつあります。大学では、これは間違いなく最近のことです。

ユヴァル:ヨーロッパの大企業を見ると、量子コンピューティングの研究プロジェクトに必要な人材は大学に頼っているのでしょうか?それとも何か別のことをしているのでしょうか?

ロバート:いい質問だね。私は、その両方と言えるでしょう。特にヨーロッパで起こっていることを調べると、「量子コンピューティングのことを聞いたんだけど、どういうものなの?どういうものか教えてください "と。つまり、まだ自分たちの手を汚したくないが、"よし、情報を得るべきだ。何か見落としていることはないだろうか?だから、そういう企業があるのは確かだ。すべての人が今すぐ量子コンピューティングの列車に乗るべきだとは言いません。

しかし、私が10年、15年前に量子コンピューティングを始めたとき、私ははるか未来にある未来技術を扱うクレイジーな男でした。だから、今現在、特に企業から「これは実現しそうだ。教えてくれませんか?個人指導してもらえますか?私は何か見落としていませんか?これはひとつの方法です。そして、"よし、今すぐ参加したい "と言ってくれる企業もある。

大学やアカデミアが主導しているのか、それとも産業界が主導しているのかというご質問ですね。私が思うに、企業もまた、例えば大学や研究プロジェクトに資金を提供したり、企業内の研究所に資金を提供したりすることを始めています。

だから、量子コンピューティングに関する政府および産業界の資金援助が大幅に増加していることを少し感じている。量子コンピューティングが確立される時代に備え、その準備のためでしょう。ですから、学界だけとは言いません。多くの企業がこの分野を発展させるためにアカデミアに投資しています。しかし、率直に言って、ヨーロッパでは「量子コンピューティングで大儲けしているヨーロッパ企業がある」というような成功例を知りません。しかし、彼らは投資をしていますし、2、3年後に何らかの投資回収を期待して投資をしているのは間違いないでしょう。

だから、政府も産業界もこの技術に大きく投資し、ヨーロッパをこの技術における世界の重要なプレーヤーとして確立しようとしている。

ユヴァル:話が終わりに近づいたところで、私があなたに魔法の杖を渡したと仮定して、大手のソフトウェア会社やハードウェア会社、そして小さな会社の作業計画をコントロールできるようになったとしましょう。今後2~3年間、量子力学的に何に取り組んでもらいたいですか?

ロバート:いい質問だね。というのも、文字通り、公言していいのかどうかわからないけど、現在、社会、コミュニティ、産業界、政府がやっていることは、正直なところ、僕が望んでいることと完全に一致しているような気がするんだ。というのも、やはり10年、15年前、私は量子コンピューティングの研究を始め、この未来の技術に取り組むクレイジーな男だった。そして私は楽しかったし、アカデミアがこのような新しい技術に取り組むことを可能にしていることを本当に楽しんでいた。

そしてそのとき、私がやっていることが実際に関連性があり、実用的であることを人々に納得してもらえるような魔法の杖を手に入れたいと心から思った。というのも、産業界や政府、資金提供機関などと話をするたびに、私はもう誰も説得する必要がないと感じているからだ。

そして今、突然、過去10年、15年に取り組んだトピックが、突然、関連性を持つようになった。だから、もし君が許してくれるなら、この杖は将来、本当に必要になったときのために取っておこうと思う。今はただ、このコミュニティ全体が私が本当に満足できる方向に発展していることを喜んでいる。もちろん、無理をしないように注意しなければならない。まだ課題はたくさんある。期待値が高すぎて、量子の窓ができるかもしれないと話している人たちもいる。

でも今は、コミュニティが進化し、何が起こっているのかにとても満足している。そして、何が飛び出してくるのかを見るのは本当に楽しい。だから、公言すべきかどうかわからないけど、今のところ、今のままの展開に本当に満足していると言いたい。だから、たぶんこのままでいこう。

ユヴァル:あなたたちのようなクレイジーな人たちが10年、15年とこの問題に取り組んでくれたおかげで、私たちは今日、本当に驚くべき革命のスタート地点に立つことができたのだと感謝している。ロバート、今日はあなたと話せてよかった。あなたの仕事についてもっと知りたい人は、どこに連絡すればいいのでしょうか?

ロバート:一番簡単な方法は、僕の名前をググることだろうね。たいていの場合、私のウェブページが見つかるでしょう。 www.rwille.de。ツイッターのハンドルネームは@rbrtwllです。このようなトピックに興味のある方からのご連絡をお待ちしています。

ユヴァル:完璧だ。今日は本当にありがとう。

ロバート:お招きいただきありがとうございました。楽しかったです。


"キュービット・ガイのポッドキャスト "について

The Qubit Guy(弊社最高マーケティング責任者ユヴァル・ボーガー)がホストを務めるこのポッドキャストは、量子コンピューティングのオピニオンリーダーをゲストに迎え、量子コンピューティングエコシステムに影響を与えるビジネスや技術的な疑問について議論します。ゲストは、量子コンピュータのソフトウェアやアルゴリズム、量子コンピュータのハードウェア、量子コンピューティングの主要なアプリケーション、量子産業の市場調査などについて興味深い見解を提供します。

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