コンピューティング
量子ビットは過大評価されているのか？合理的物理学の議論
量子コンピュータは、コンピューティングにおける最も有望でありながら最も混乱を招くイノベーション分野です。一方で、量子コンピュータは、他に不可能な計算を実行できると約束され、時には通常のコンピュータのすべての規則や制限を打ち破るように見えます。
しかしながら、量子コンピュータは構築が極めて困難であり、計算能力を有用なレベルまでスケールさせることも難しいです。また、量子物理学についてまだ多くが解明されておらず、量子コンピュータの概念は予期せぬ驚きに対して脆弱です。例えば、量子重力の適切な理論は何十年も見つからず、量子力学の理解に根本的な欠陥があることを示唆している可能性があります。
この最後の、量子物理学自体からくる根本的な制限という考えは、オックスフォード大学の研究者であり、カオス理論と気候研究で最もよく知られるティム・パーマーによって最近さらに詳しく論じられました。
彼は、量子空間の基本的な数学的性質が、従来考えられていたよりもはるかに量子コンピュータの実際の能力を制限している可能性があると考えています。
彼は、権威ある科学誌PNAS1に、タイトル「合理的量子力学: 量子コンピュータで量子理論をテストする」で研究を発表しました。
過熱感の理解: 量子コンピュータはどのように動作するのか？
重要な点は、通常のコンピュータのように 1 と 0 の「離散」ビットではなく、量子コンピュータのキュービットは量子重ね合わせとエンタングルメント（量子もつれ）を示すことです。
簡略化すると、これは各キュービットが同時により複雑な情報を本質的に保持できることを意味し、複雑な数学的行列を用いた計算が容易になります。
したがって、各データポイントに多数の可能な値があるような複雑なデータセット（例えば、チップやバッテリー電極内の電子や原子のスピン値）に対して、量子コンピュータは増大する複雑性を処理でき、追加されるキュービットごとに指数的に容量が増加します。
対照的に、通常のコンピュータは一度に 1 ビットずつしか容量を増やせないため、データポイントが追加されるたびに計算が指数的に複雑化し、すぐに管理不能となり、最高のスーパーコンピュータでさえその急速に増大する複雑性に圧倒されます。
少なくともこれは、古典的量子物理学の主流概念に基づく理論です。しかし、パーマー教授はこれが事実ではないと主張しています。
量子力学 vs. 合理的量子物理学 (RaQM)
ヒルベルト空間とは何か？量子パワーの枠組み
量子物理学の「主流」概念は一般に「量子力学」（QM）という用語にまとめられ、量子スケールで起こる複雑でしばしば直感に反する現象を説明します。
量子コンピュータに関連する重要な要素は、ヒルベルト空間という概念です。この概念は、慣れ親しんだ2次元や3次元空間を任意の次元数に拡張し、ほとんどの量子物理学が構築されている数学的枠組みを作り出します。
“ヒルベルト空間は、線形幾何学における無限次元空間を定義する数学的概念です。言い換えれば、2次元や3次元空間に限定された幾何学的概念を拡張し、無限の次元数で使用できるようにしたものです。”
それは量子物理学の極めて基本的なツールであるため、ほとんど疑問視されません。また、実験的に確認された量子物理学の予測の大部分を可能にした「真実」の概念でもあります。
“ヒルベルト空間は、量子力学などの分野で極めて重要であり、微視的スケールでの粒子の挙動を理解するための数学的枠組みを提供します。これには、量子系の時間的変化を記述するシュレーディンガー方程式のような複雑な方程式を解く応用が含まれます。”
古典的な解釈では、ヒルベルト空間の次元数は量子コンピュータが使用するキュービット数に比例して指数的に増加するとされています。この解釈はヒルベルト空間の連続体的性質に完全に依存しており、これがパーマー教授が挑戦している考えです。
合理的量子物理学: 連続体への挑戦
オックスフォード大学の物理学者が発表した理論は、ヒルベルト空間が実際にそのように機能しているという考えに挑戦し、量子重力の捉えどころのなさがこの可能性を示す指標であると指摘しています。彼はこの理論を「合理的量子力学」（RaQM）と呼んでいます。
“我々は、量子力学の状態空間の連続体的性質が本質的に離散的な何かを近似しているという概念に基づく量子物理学の理論を提案し、その離散性の原因は重力であると主張します。”
この考えは、ヒルベルト空間は実際に粒状であるが、他の基本的な力に比べて重力が非常に弱いため、極めて小さなスケールであるというものです。彼はこれらの考えを、付随する科学論文2「量子力学の謎を解く: なぜ自然は連続体を嫌うのか」でさらに展開しました。
数学的詳細に踏み込まずに言えば、量子状態は特定の「合理的」観測量に対してのみ定義されると考えられます。これにより、虚数 √(-1) やいわゆる四元数といった複素数に対するやや異なる理解が生まれ、RaQM において量子状態を現実的に解釈できるようになります（QM と比較して）。
あるいはパーマー教授が言うように、彼の理論はシュレーディンガーの猫のような量子物理学の有名なパラドックスのいくつかを取り除きます。
“RaQM では、猫はもはや同時に生きていて死んでいる状態ではありません。”
1,000キュービット上限: 将来への実務的影響
超強力な量子コンピュータの前提の重要な部分は、キュービットを増やすことで数学的問題に対してより多くの「次元」を追加できるということです。この仮定は、システムにキュービットが追加されるにつれてヒルベルト空間が無限の「新しいデータ保存領域」（次元）を提供するという考えに基づいています。
したがって、パーマー教授の考えは量子コンピュータに重大な影響を及ぼす可能性があります。
もしこれが正しければ、量子状態の情報量はキュービット数に比例して線形に増加し、従来考えられていたような指数的増加ではなく、量子コンピュータの最大の前提を根本的に崩すことになります。
“臨界的なエンタングルドキュービット数を超えると、量子状態にヒルベルト空間の各次元に1ビットさえ割り当てるだけの情報が不足します。この状況になると、ヒルベルト空間全体を利用する量子アルゴリズムは古典アルゴリズムに対する量子優位性を失います。”
論文では、この閾値は量子コンピュータが数百から最大1,000のエラー訂正キュービットを超えた時点で到達すると推定しています。
なお、これは重要な暗号レベルを破るために必要とされる閾値よりはるかに低く、例えば 4,099 キュービットがあれば ショアのアルゴリズムを用いて 2048 ビット RSA 鍵を破ることができるとされています。このアルゴリズムは実用的に最も有望とされています。
もしパーマー教授の見解が正しければ、現在の量子コンピュータからは暗号は永遠に安全であり続ける可能性があります。
多くの量子コンピュータプロトタイプがこの上限に近づいているため、単体でも、あるいは ネットワークを通じてでも、私たちはこの考えが正しいかどうかをすぐに知ることができるでしょう。
“『量子力学はこれまでのすべての実験的課題をクリアしてきました。したがって本稿では、量子技術ロードマップを信じるなら数年以内に実施可能な、RaQM と QM を比較検証する実験を提案します。』”
この概念が真実であると証明されれば、量子コンピュータの可能性を制限する以上に、量子物理学全体に大きな影響を及ぼす可能性があります。実用的な応用が以前ほど広くなくても、量子コンピュータ自体が非常に重要になるでしょう。
“もし量子コンピュータが量子力学の後継理論を見つけるだけでなく、より重要なことに量子と重力物理学を統合する理論を見つける実験を提供できれば、長年にわたる量子コンピューティングへの取り組みが極めて有意義な成果を得ることになるでしょう。”
戦略的投資の要点: 量子リスクの管理
この新概念はまだ証明されておらず、実際には物理学者の量子力学に関するコンセンサスからの根本的な逸脱です。したがって、現時点では非常に興味深いものの、理論数学上にのみ存在する未検証の理論です。
しかしながら、量子コンピュータ関連株の投資家はこの点に注意すべきです。量子物理学はまだ十分に解明されておらず、実用的な応用において驚くべき新たな可能性と限界の両方が潜んでいることを思い起こさせます。
もう一つの要素は、暗号が量子コンピュータから永続的に安全であるなら、ビットコインも同様に安全であるということです。ビットコインは最近、量子コンピューティングの進展によりすぐに「破られる」可能性があるというストーリーに苦しんでおり、このトピックは「ポスト量子投資監査: 2026年のトップ10銘柄」でも取り上げました。
したがって、両方のリスクを相互にバランスさせることが理にかなうかもしれません:
- 量子コンピュータが1,000キュービット以上の上限に達した場合、ビットコインは安全であり、ビットコイン価格を下落させたストーリーは消失します。
- パーマー教授が間違っている場合、量子コンピュータはポートフォリオのビットコイン部分を脅かす可能性がありますが、暗号化や物質世界の深い理解において、想像しがたい計算の驚異を実現できるでしょう。
したがって、量子コンピューティング株と暗号通貨を組み合わせたポートフォリオが、両方の事態を最も効果的に緩和できるでしょう。
量子コンピューティングへの投資については、Honeywell とその量子コンピューティング子会社 Quantinuum に関する投資レポート、または当社の記事「2025年のベスト5量子コンピューティング企業」をご参照ください。
参考文献:
1. Tim Palmer. 合理的量子力学: 量子コンピュータで量子理論をテストする. PNAS. 123 (12) e2523350123. 2026年3月16日. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2. Tim Palmer. 量子力学の謎を解く: なぜ自然は連続体を嫌うのか。Proceedings of the Royal Society. 2026年2月18日. https://arxiv.org/abs/2602.16382
