チャールズ・ベネット博士(左)とジル・ブラサール教授が2024年にカナダのケベック大学で開かれたイベントで、BB84量子暗号鍵プロトコルの作動原理を巧みに表現したキルトの前でポーズを取っている。2人はコンピューター科学界のノーベル賞とされるチューリング賞の受賞者に選ばれた/Lise Raymond

「コンピューター科学界のノーベル賞」と呼ばれるチューリング賞が量子研究者に授与された。米国コンピュータ学会(ACM)は「量子情報科学の基礎を確立し、安全な通信とコンピューティング分野を革新するうえで中核的な役割を果たしたカナダ・モントリオール大学のジル・ブラスサール(Gilles Brassard・71)教授と米国IBM研究所のチャールズ・ベネット(Charles Bennett・83)博士がチューリング賞受賞者に選定された」と18日(現地時間)発表した。2人はグーグルが後援した賞金100万ドル(約15億ウォン)を分けて受け取る。

チューリング賞は「コンピューター科学の父」と呼ばれる英国の数学者アラン・チューリング(Alan Turing, 1912~1954)の名を冠し、1966年から授与している賞である。チューリングはコンピューター科学と人工知能(AI)の創始者で、第2次世界大戦中にドイツ軍の暗号を解読するうえで決定的な功績を挙げた。機械が人間と同等の知能を備えているかを試すことも、その名を取って「チューリングテスト」と呼ぶ。

◇ハッキング不可能な量子暗号通信

コンピューター科学で最も権威ある賞であるチューリング賞が量子物理学研究者に授与されるのは今回が初めてである。ベネットとブラスサールは1984年、BB84として知られる最初の量子暗号鍵(鍵)の概念を提案した。量子暗号通信は量子力学の原理を用い、送信者と受信者の2人だけが知る秘密鍵を共有する方式である.

量子暗号情報は光の最小単位である光子に情報を載せて送る。誰かがハッキングしようとして光子に触れると、信号自体が何の意味もない形に変わってしまう。ハッキングが不可能なだけでなく、試み自体もリアルタイムで検知できるため、保安性が非常に高い。ベネットは1980年代後半にIBMの研究陣とともに量子暗号通信技術を実験で実証した。

2人は1993年にもう一つの画期的成果を挙げた。まさにSF映画「スタートレック」で有名になった「テレポーテーション(teleportation)」である。映画では人の形状情報を目的地に送って再び復元した。言わば釜山で建物を解体した後、れんが・鉄筋など構成物質を設計図とともに瞬時にソウルへ送り、設計図に従って元の建物を再び復元するということだ。

厳密に言えば量子テレポーテーションは物質に関する根本情報である「量子情報」だけを転送するということだ。すなわちスタートレックに出てくる瞬間移動装置のように物質まで解体して送るわけではない。もし映画のように物体をソウルから釜山へ量子テレポーテーションしようとするなら、まず釜山に物質の材料が用意されていなければならない。量子情報を釜山へ遠隔転送し、その情報を設計図として釜山にある材料で元の物質と同じ複製を作ればよい。

中国の量子通信衛星「墨子(ムーツー)」の想像図。この衛星を使い、興隆と南山を結ぶ約2600km離れた2都市間での無線量子暗号通信にも成功した/Science

◇大陸間量子衛星通信へと発展

2人の研究成果は量子コンピューターの発展に大きく貢献した。従来のコンピューターは電子があるかないかにより0と1に分けて情報を処理する。一方、量子コンピューターは0、1に加え、0と1が重ね合わせになっている情報も処理できる。これにより量子コンピューターの演算能力が飛躍的に高まり、スーパーコンピューターで数万年かかる演算を一気に解決できると期待されている。現在、2人の量子テレポーテーションは量子コンピューター内部で重要な演算情報を移動したり、ある量子コンピューターから別の量子コンピューターへ情報を転送するのに広く使われている。

量子テレポーテーションは、アラン・アスペ(Alain Aspect)仏パリ・サクレー大教授兼エコール・ポリテクニーク教授と、ジョン・クラウザー(John F. Clauser)米国ジョン・クラウザー協会創立者、アントン・ツァイリンガー(Anton Zeilinger)オーストリア・ウィーン大教授が実験で実証した。3人は2022年にノーベル物理学賞を受けた。

量子テレポーテーションは量子衛星通信へと発展した。ツァイリンガー教授の弟子であるパン・ジャンウェイ中国科学技術大学教授の研究陣は2016年、衛星「墨子(無字・ムーズ)」を用い、2600kmの距離にある2都市間の無線量子通信に成功した。

パン・ジャンウェイ教授は2017年、中国・北京東北部シンロンと約7600km離れたオーストリア・ウィーン南方グラーツの間で大陸間量子通信にも成功させた。2025年には、重量が「墨子」の10分の1に過ぎない超小型衛星で、中国・北京から南アフリカ共和国まで約1万3000kmの距離で量子通信に成功した。

過去10年の間に発展した量子技術は「第2の量子革命」と呼ばれる。第1の量子革命は第1次・第2次世界大戦の間に起きた量子力学の発見であった。ブラスサール教授はこの日、国際学術誌ネイチャーに、最近の量子コンピューティング分野の発展を見ると強力な量子コンピューターが近く登場することは疑いの余地がないと明らかにした。特に教授は、中国のデモ事例が示すように量子インターネットも同様の状況だと述べた。

参考資料

ACM(2026)、 https://amturing.acm.org/

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