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？合理的物理学の論争
量子コンピュータは、コンピューティングにおける革新の分野で最も有望であり、同時に最も混乱を招く存在です。一方では、量子コンピュータは通常では全く不可能な計算を実行することを約束し、時に通常のコンピュータのあらゆる規則と限界を破るように見えます。
他方で、それらは構築が非常に難しく、計算能力を有用なレベルまで拡張することも極めて困難です。そして、量子物理学についてはまだ多くのことが理解されておらず、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数十年にわたって捉えどころがなく、これは量子力学に対する私たちの理解に根本的な欠陥がある可能性を示唆しています。
この量子物理学そのものからの根本的な限界に関する最後の考えは、最近、オックスフォード大学の研究者で、カオス理論と気候に関する研究で最も知られるティム・パーマーによってさらに詳しく説明されました。
彼は、量子空間の根本的な数学的特性が、量子コンピュータの実際の能力を、以前考えられていたよりもはるかに本質的に制限しているかもしれないと考えています。
彼はこの研究を、権威ある科学雑誌PNAS1に、「合理的量子力学：量子コンピュータによる量子理論の検証」というタイトルで発表しました。
誇大広告を理解する：量子コンピュータはどのように機能するのか？
パーマー教授の考えを議論する前に、量子コンピュータを特別なものにしている要素を理解することが有用です。
重要な点は、通常のコンピュータのような1と0の値を持つ「離散的な」ビットの代わりに、量子コンピュータの量子ビット（qubit）が量子重ね合わせと量子もつれを示すことです。
簡略化して言えば、これは各量子ビットが本質的に一度により複雑な情報を格納でき、複雑な数学的マトリックスを用いた計算を容易にすることを意味します。
したがって、チップや電池電極内の電子や原子のスピン値など、各データポイントに多くの可能な値を持つ複雑なデータセットに対して、量子コンピュータは増大する複雑さを処理でき、追加される量子ビットごとに容量が指数関数的に増加します。
対照的に、通常のコンピュータは一度に1つの新しい容量、つまり1ビットずつしか追加しないため、新しいデータポイントが追加されるたびに指数関数的に複雑になる計算は、急速に手に負えなくなり、急速に増殖する複雑さが最高の通常のスーパーコンピュータの容量さえも圧倒します。
少なくとも、それが古典的量子物理学の主流概念によって支持されている理論です。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)という用語でグループ化され、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記述します。
量子コンピュータに関連する重要な要素は、ヒルベルト空間の概念です。この概念は、馴染みのある2次元または3次元空間を任意の数の次元に拡張し、ほとんどの量子物理学が構築され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数学的概念で、無限次元空間を定義します。言い換えれば、2次元および3次元空間の処理に限定されている幾何学的概念を取り、それらを無限の数の次元で使用できるように拡張します。」
それは量子物理学の非常に基本的なツールであるため、ほとんど疑問視されることはありません。そして、実験的に確認された量子物理学の予測のほとんどを可能にしたという点で、一般的には確かに「真実の」概念です。
「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振る舞いを理解するための数学的枠組みを提供します。これには、量子系が時間とともにどのように進化するか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ための応用が含まれます。」
その古典的解釈では、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量子ビットの数とともに指数関数的に増加します。この解釈は、ヒルベルト空間の連続体としての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
オックスフォードの物理学者によって発表された理論は、ヒルベルト空間が実際にそのように作用しているという考えに異議を唱え、量子重力の捉えどころのなさがその可能性を示唆していると指摘します。彼は自身の理論を「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としての性質が、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導入し、そのような離散性の理由は重力であると論じる。」
この考えは、ヒルベルト空間は確かに粒状であるが、重力が他の基本的な物理力と比較して非常に弱いため、その空間は極めて小さいというものです。彼はこれらの考えを、補完的な科学論文2「量子力学の謎を解く：なぜ自然は連続体を嫌うのか」でさらに発展させました。
数学的詳細には立ち入らずに、量子状態は特定の「合理的な」観測量に関してのみ定義されると考えられています。これは、虚数√(-1)やいわゆる四元数などの複素数の理解をわずかに異なるものにし、QMと比較してRaQMにおける量子状態の現実的な解釈を可能にします。
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も死んでもいない。」
1,000量子ビットの天井：将来への実用的な影響
超強力な量子コンピュータの前提の本質的な部分は、より多くの量子ビットを追加することが数学的問題に取り組むためのより多くの「次元」を追加するというものです。この仮定は、システムに量子ビットが追加されるにつれて、ヒルベルト空間による無限の「新しいデータストレージの供給」（次元）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でしょう。
もしこれが真実ならば、量子状態の情報内容は量子ビットの数とともに線形的に増加し、以前考えられていたように指数関数的には増加せず、本質的に量子コンピュータの最大の前提を崩すことになります。
「もつれ合った量子ビットの数が臨界数を超えると、ヒルベルト空間の各次元に1ビットの情報さえ割り当てるのに十分な情報が量子状態に単純に存在しなくなる。これが起こるとき、ヒルベルト空間のすべてを利用する量子アルゴリズムは、古典的アルゴリズムに対する量子優位性を持たなくなる。」
この論文は、この閾値は、量子コンピュータが約数百から1,000の誤り訂正量子ビットを超えると達せられると推定しています。
これは、例えば、実用的目的に最も有用である可能性が高い量子アルゴリズムであるショアのアルゴリズムを用いて2048ビットのRSA鍵を破るのに4,099量子ビットが必要とされるなど、重要なレベルの暗号を破るために必要と予想される閾値をはるかに下回っていることに留意すべきです。
もしパーマー教授が正しければ、これは暗号が今日私たちが理解しているような量子コンピュータから永遠に安全であり続けることを意味するかもしれません。
多くの量子コンピュータのプロトタイプが、単独で、またはネットワーキングを通じて、この限界に近づきつつあるため、この考えが真実かどうかはおそらくすぐにわかるでしょう。
「『QMはこれまでに投げかけられたすべての実験的課題を満たしてきた。したがって、論文では、RaQMをQMに対して検証するための実験を、量子技術のロードマップを信じるならば、数年以内に実行できることを提案している。』」
この概念は、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ことをはるかに超えて、量子物理学にいくつかの大きな影響を与える可能性もあります。それ自体が、量子コンピュータを非常に重要なものにする可能性があり、たとえその実用的応用が以前に期待されていたよりも限られていたとしてもです。
「もし量子コンピュータが、量子力学に代わる後継理論を見つけるだけでなく、より重要なことに、量子物理学と重力物理学を統合する理論を見つけるための実験を提供するならば、それは確かに、長年にわたって量子コンピューティングに注がれてきたすべての努力にとって、非常に素晴らしい結果となるだろう。」
戦略的投資の要点：量子リスクの管理
この新しい概念は証明からは程遠く、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急進的な乖離です。したがって、これは今のところ、理論数学の中にのみ存在する、非常に興味深いが証明されていない理論に過ぎません。
しかし、量子コンピューティング株への投資家はこれに注意を払うべきです。なぜなら、それは量子物理学がまだ十分に理解されていないこと、そしてその実用的応用において驚くべき新しい可能性と限界の両方の可能性を秘めていることを思い出させてくれるからです。
もう一つの要素は、もし暗号が量子コンピュータから永久に安全であるならば、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歩によってすぐに「破られる」というナラティブに悩まされており、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、両方のリスクを互いにバランスさせることが理にかなっているかもしれません：
- もし量子コンピュータが1,000+量子ビットの最大閾値に達するならば、ビットコインは安全であり、ビットコイン価格を押し下げてきたナラティブは消える。
- もしパーマー教授が間違っているならば、量子コンピュータは確かにポートフォリオのビットコイン部分を脅かすかもしれないが、同時に暗号化と物質世界のより深い理解の両方において、想像しがたい驚異的な計算を実行できるようになるだろう。
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は、おそらく両方の可能性を最もよく軽減するでしょう。
量子コンピューティング投資については、ハネウェルとその量子コンピューティング子会社Quantinuumに関する当社の投資レポート、または「2025年のベスト量子コンピューティング企業5選」をご覧ください。
参考文献:
1. Tim Palmer. Rational quantum mechanics: Testing quantum theory with quantum computers. PNAS. 123 (12) e2523350123. March 16, 2026. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2. Tim Palmer. Solving the Mysteries of Quantum Mechanics: Why Nature Abhors a Continuum. Proceedings of the Royal Society. February 18, 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382
