IT・デジタル　想像の仕事

量子ソフトウェアエンジニア

りょうしそふとうぇあえんじにあ

量子コンピュータの性質に合わせて計算の手順を組み立て、電池材料や薬の分子、物流の組み合わせなど、今のコンピュータでは時間がかかりすぎる問題を解く仕事になりそうだ。

量子コンピュータという、ふつうのコンピュータとはまったく違うしくみで計算する機械を動かすためのプログラムを作る仕事です。新しい薬や電池の材料を見つけたり、トラックの配達ルートを考えたりするときの、とても難しい計算をまかされます。どの問題なら量子コンピュータが得意なのかを見きわめるのも大切な役目です。

今ある芽

芽が出はじめている

実証や制度づくりが始まっていて、条件がそろえば広がりそうなものです。今の量子コンピュータはまだ計算のまちがいが多く、研究所や一部の企業が試している段階で、仕事として量子のプログラムを書く人は限られている。誤りを直しながら大きな計算ができる機械が実用になり、クラウドで誰でも使えるようになれば、企業ごとに量子計算を担う技術者が求められるかもしれない。

国産の量子コンピュータをクラウドで公開理化学研究所などが国産初の超伝導量子コンピュータを外部の研究者がクラウドで使えるようにした。機械を持たない人でもプログラムを書いて試せる環境が、この仕事の土台になる。出典：量子コンピュータを利用できる「量子計算クラウドサービス」開始（理化学研究所）
誤り訂正つき量子コンピュータの計画IBMは、計算の誤りを訂正しながら大規模な計算ができる量子コンピュータを2029年までに実現する計画を示した。実用的な計算ができる機械が出てくれば、その上で動くソフトを作る人が必要になりそうだ。出典：IBM outlines quantum computing roadmap through 2029, fault-tolerant systems（Constellation Research）

2050年、どんな仕事をしている？

2050年想像の仕事

量子向き問題の見きわめ依頼された課題を聞き取り、量子コンピュータで速くなる部分と、今のコンピュータのままで十分な部分を切り分ける。
量子回路の設計分子のエネルギー計算や組み合わせ最適化を、量子ビットへの操作の並び（量子回路）として組み立てる。
誤りと実行コストの見積もり使う量子ビットの数や計算の深さから、どれくらいの誤りが出て、何時間の計算枠が必要かを見積もる。
古典計算との結果の照らし合わせ小さな例題をふつうのコンピュータでも解き、量子計算の答えが正しいかを確かめる。
研究者・現場への結果説明化学者や物流の担当者に、計算で分かったことと分からないことを、確率の幅も含めて伝える。

2050年の一日

2050年架空の一日

2050年、量子ソフトウェアエンジニアの一日（架空）

計算の予約枠は午前十時から四十分間。佐伯ミオは九時前に研究所の端末の前に座り、昨夜書いた量子回路をもう一度読み直した。依頼主は電池メーカーで、新しい電解質の分子がどれくらい安定かを知りたいという。分子の電子の動きを量子ビットの操作に置きかえた回路は、一行ずつ見ると単純だが、並べると数万の操作になる。

まず手元のふつうのコンピュータで、原子の数を減らした小さな分子を解かせた。こちらは答えが分かっている。量子コンピュータに同じ問題を投げて答えがずれれば、回路か誤り訂正の設定のどこかがおかしい。九時半、二つの結果がほぼ重なったのを確かめて、ミオは本番の回路をクラウドの計算待ちの列に入れた。

結果を待つあいだ、物流会社とのオンライン打ち合わせに入る。倉庫の配送ルートを量子計算で決めたいという相談だったが、話を聞くうちに、今のコンピュータの工夫で十分に解ける大きさだと分かった。「全部を量子でやる必要はありません」と伝えると、相手は少しがっかりした顔をしたが、どこから量子が効いてくるかの目安を図にして見せると身を乗り出してきた。

午後、電池メーカーの化学者と画面越しに結果を見る。候補の分子のうち二つが、思ったより安定しそうだと出た。ただし誤りの影響を考えると、答えには幅がある。ミオはその幅をグラフで示し、次は実験で確かめてほしいと頼んだ。計算は実験の代わりではなく、試す順番を決める地図だと、ミオは考えている。

この仕事に近づくには

今

今からできること

中学・高校数学（ベクトル、行列、確率）と物理を深く学び、プログラミングを続ける。無料で公開されている量子プログラミングの教材やクラウドを使えば、高校生でも実際に量子回路を動かせる。
大学理学部（物理学科・数学科）や工学部・情報系学部で、量子力学、線形代数、計算機科学を学ぶ。大学院で量子情報を研究する道もある。
社会に出てからソフトウェアエンジニアや研究職として働きながら、量子計算のクラウドサービスや研究会で経験を積む。基本情報技術者試験などで情報技術の基礎を固めておくのもよい。