Devices – OQC
出典: oqc.tech

量子コンピューターを開発するOxford Quantum Circuits（OQC）のジェラルド・マラリーCEOは、ネットワークの脆弱性分析や脅威の検知が初期の用途になるとの見方を示しました。金融分野での不正検知や、不審な動きをするAIエージェントの発見にも応用できる可能性があるとしています。

量子コンピューターの異常検知を巡っては、従来の手法と比較した研究もあります。一方、量子ビットは外部の影響を受けやすく、計算中に生じるエラーが課題です。

異常検知を初期の用途に想定

異常検知は、データのパターンから通常と異なるものを見つける手法です。マラリーCEOは、量子コンピューターが優位性を生む最初の分野として、この異常検知を挙げています。金融サービスでは、不正検知とマネーロンダリング対策が初期の用途になるとの見方です。

マラリーCEOは、量子計算によってデータ間の関係を見つけやすくなる可能性を示しました。また、ネットワークの脆弱性分析や脅威検知も初期の用途に挙げています。サイバー防御を強化できる可能性があるとの考えです。

AIエージェントは、タスクを実行するAIシステムです。マラリーCEOは、意図しない動きをするエージェントの異常な振る舞いを見つけるうえでも、量子技術が大きな影響を持ち得ると語りました。OQCは、データセンターの運用効率を高める用途にも量子技術を用いています。

エラーを抑えた計算の実現時期

従来のコンピューターが使うビットは、0か1の状態を取ります。量子コンピューターの基本単位である量子ビットは、0と1が重なった状態も取れます。この性質を使って計算を行います。

量子ビットは不安定で、温度や気圧のわずかな変化が誤動作につながる場合があります。そのため、外部から隔離する装置が一般的に使われています。エラーが計算を妨げる点も課題です。

マラリーCEOは、エラーが計算を支配するまでに数百万ステップを実行できるようになる時期を、2028年から2031年と予測しています。その段階で、異常検知のような限られた分野では従来のコンピューターの能力を超えると見込んでいます。さらに多くの量子演算が可能になれば、企業にとって商業上の利点が生まれるとの考えです。

不正検知と時系列データでの研究結果

クレジットカードの不正検知を対象とする研究では、量子機械学習を使った異常検知の手法が検討されました。研究者は従来の機械学習による比較基準を設け、最大20量子ビットのシミュレーションを実施しました。20量子ビットの条件では、異常データの検知に使う平均適合率で、量子手法と従来手法の差が15％になったと報告しています。

別の研究では、時間とともに変化する時系列データの異常検知に、量子オートエンコーダーと呼ばれる手法を適用しました。シミュレーションでは、複数のデータセットで従来の深層学習を使った同種の手法を上回ったと報告しています。量子手法のパラメーターは60分の1から230分の1、学習の反復回数は5分の1だったとしています。

この研究では、量子エンコーダーを実際の量子ハードウェアにも実装しました。実機での異常検知性能は、シミュレーションと同程度だったと報告しています。

暗号への脅威と耐量子暗号

十分に強力な量子コンピューターは、現在使われている暗号方式の一部を解読する可能性があります。マラリーCEOは、量子コンピューターが既存の暗号による防御を突破する可能性に言及し、企業側の暗号に関する対応にも量子技術を活用できるとの見方を示しました。

これに対し、耐量子暗号は、従来のコンピューターと量子コンピューターの双方による攻撃に耐えることを目指す暗号方式です。米国立標準技術研究所（NIST）は2024年に、最初の3件の耐量子暗号標準を確定しました。暗号化や電子署名に使う方式が対象です。

NISTは、新しい暗号アルゴリズムが標準化されてから情報システムに広く組み込まれるまで、10年から20年かかることがあるとしています。また、暗号化されたデータを現在収集し、将来解読する攻撃の可能性も挙げています。耐量子暗号は既存の通信プロトコルやネットワークとの相互運用を目指して開発されています。

OQCの量子システムと提供形態

OQCは、2017年にピーター・リーク氏が設立した量子コンピューター企業です。超伝導回路を基盤とする技術を使い、Sophia、Lucy、Toshikoの3世代のシステムを提供してきました。現行世代の装置はロンドンと東京に設置されています。

OQCは量子コンピューティングをクラウド経由で提供しています。企業などのデータセンターへの設置や、APIを通じたアプリケーションへの組み込みにも対応しています。量子システムを従来の高性能コンピューターと組み合わせる構成も採用しています。

OQCは、物理量子ビットからエラーを訂正した論理量子ビットを作る技術に取り組んでいます。次世代システムの名称はOQC GENESISです。また、OQCはデータセンター事業者やクラウド事業者、研究機関などと連携しています。