量子技術は持続可能性のアジェンダをどのように前進させられるか?

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国連が定めた持続可能な開発目標(SDGs)の達成期限である2030年が近づくなか、量子技術は、貧困の撲滅、地球の脱炭素化、再生可能エネルギーへの移行、そしてすべての人々の健康と福祉の向上に至るまで、17の持続可能性目標を推進する独自の機会をもたらしうる。

本報告書「Quantum for Society: Meeting the Ambition of the SDGs」は、量子技術が社会にどのように価値をもたらしうるかについて指針を示すことを目的としている。そのためには、新興のエコシステムが共同で、量子コンピューティング、量子センシング、量子通信などの量子技術を特定し、優先順位を付け、研究する必要がある。これらの技術は、持続可能性目標の大幅な前進に貢献する可能性を秘めている。

量子は持続可能性における game-changer となりうるか?

量子は、SDGsの達成競争を加速させるために我々が待ち望んでいた破壊的技術となりうる。今後6年以内に実用化の準備が整い、急速に拡大して数十億人の生活に影響を及ぼしうる量子ソリューションを特定することは、社会的課題に具体的かつ目に見える形で影響を与えるうえで極めて重要となる。

ただし、いくつかの量子技術はまだ開発の初期段階にある。例えば、量子センシング分野の一部の応用は、近いうちに価値を生み出し、健康と福祉(SDG3)や手頃でクリーンなエネルギー(SDG7)における実用的な利用につながる可能性がある。一方、量子通信は、現在の近代的な通信システムでは実現できない方法で、データの超安全な伝送を確保するものとなる。ただし、量子コンピューティングの短期的な可能性の評価は依然として難しい。現時点では主導的なアプローチは存在せず、超伝導、中性原子、イオントラップ、フォトニクスなど(例:)さまざまな量子方式が併存しており、利点と欠点が入り混じった状況にある。

量子の力は、あらゆるSDGを推進する能力にある。しかし、どの量子ソリューションを優先すべきだろうか。フォーラムが特定した水質モニタリング、防災支援のための地球観測、太陽電池設計、気候モデリングや天気予報などのユースケースは、実際に測定可能な影響をもたらす可能性が高く、相乗効果を示し、複数のSDGを同時に後押しする能力を持つ。当然ながら、これらのユースケースは水・エネルギー・食料のネクサスと整合している。これは、特定の目標間の複雑かつ動的な相互関係を示すためにUNESCOが策定した枠組みである(下図参照)。

水・エネルギー・食料のネクサス。出典:世界経済フォーラム。

エコシステムの構築は「グローカル」な取り組みである

現在、社会のための量子エコシステムはまだ萌芽段階にある。ビジネスリーダー、政策立案者、国際機関、学術機関が連携した組織的なネットワークが、この分野で取り組んでこそ、システミックな変革が可能となる。その発展を加速・強化するには、関係するすべてのステークホルダーの関与が必要であり、グローバルな視点と地域の優先課題や関心を組み合わせる必要がある。例えば、サハラ以南のアフリカ諸国は、安全な飲料水へのアクセス(SDG 6)を必要としているが、それを実現するためのツールや技術を十分に持たないことが多い。量子センシングや量子シミュレーション技術は、この地域の数百万人の飲料水の消毒問題の解消に役立つ可能性がある。

社会のための量子ソリューションを加速させるための世界的な取り組み。出典:世界経済フォーラム。

量子技術を試験的に活用する社会起業家は、量子技術には直ちに投資収益が見込めないため、民間資金を獲得することに苦労するだろう。彼らが注目を集め、政府の助成金について学び、オープン・イノベーション・チャレンジに参加し、官民パートナーシップで協業するためには、エコシステム全体からの指導が必要となる。

フォーラムが、先端技術と現実世界の課題をリーダーがつなぐことをどのように支援しているか

先端技術・イノベーションセンターは、科学者、政策立案者、ビジネスリーダーを結集し、新興技術とその現実世界への影響を理解することを支援している。

連携と実験を可能にすることで、同センターは、パートナーが研究から生まれたイノベーションを、世界共通の課題に対応する実用的な応用へと転換することを支援している。

同センターの取り組みを見る

アップリンク・チャレンジは、例えば、量子技術の可能性を最大限に引き出し、気候変動、健康と福祉、手頃でクリーンなエネルギー、持続可能な成長を含む主要な社会課題に取り組むスタートアップを発掘するため、サウジアラビアの第四次産業革命センターとのパートナーシップのもと、フォーラムが立ち上げたものである。

設計段階からの持続可能性:より環境に配慮したコンピューティングのパラダイムを目指して

量子コンピューティングの大きな可能性は、次の3つの分野で古典的コンピュータを上回る性能を発揮できることにかかっている。すなわち、材料科学および生物学における分子シミュレーションと発見、複雑なシステムにおける最適化とリスク管理、そしてAIおよび機械学習である。定義上、量子機械が現実世界の問題を最も強力なスーパーコンピュータよりも速く、より効率的に解決できるとき、量子優位性が得られる。しかし、より環境に配慮したコンピューティングのパラダイムを目指すなかで、その優位性をエネルギー効率の観点から測定できるとしたらどうだろうか。

ただし、量子機械が古典的コンピュータと比べてエネルギーを節約できると断言することは、単純ではない。量子方式、冷却システム、問題の規模など、多くの要因を考慮する必要があるためだ。科学者がより環境に配慮したコンピューティングのパラダイムを追求し続けるなかで、量子のカーボンフットプリントを測定するためのより厳密なエネルギー効率の指標を見出し、設計段階から持続可能な機械を構築することは、持続可能性のアジェンダを実現するうえで極めて重要な課題である。

報告書全文はこちらからお読みいただけます:Quantum for Society: Meeting the Ambition of the SDGs。

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