Googleの量子コンピュータが「量子超越性」を実証

10月23日(現地時間)、Googleは量子コンピュータの計算能力が、スーパーコンピュータなど従来型のコンピュータを上回ることを示す「量子超越性」(Quantum Supremacy)を実証したと発表しました。英科学誌 Nature(電子版)に論文が掲載されました。論文では、乱数を生成する「ランダム量子回路サンプリング」という問題を量子コンピュータに解かせました。この問題は、最先端のスーパーコンピュータで解くのに約1万年かかると見積もられますが、Googleの量子コンピュータでは3分20秒で解き終えたということです。

Left: Artist’s rendition of the Sycamore processor mounted in the cryostat. (Forest Stearns, Google AI Quantum Artist in Residence) Right: Photograph of the Sycamore processor. (Erik Lucero, Research Scientist and Lead Production Quantum Hardware) / Google

量子コンピュータは、量子ビット(qubit)と呼ばれる情報単位を用います。0と1だけでなく、その両方を重ね合わせた状態(量子の重ね合わせ)を表現でき、よりたくさんの値を扱えます。そのため、十分なビット数を用意すれば、従来のコンピュータでは現実的な時間で計算しきれない問題を短時間で解けるようになる(量子超越性)と理論的には示されています。

実際にはハードウェア上のさまざまな課題があり、これまで「量子超越性」が実証された例はありません。Googleは53個の量子ビットを搭載する量子プロセッサ「Sycamore」を開発し、特定の問題では従来型のコンピュータよりも計算能力が高いことを実証したとしています。同社は「量子コンピューティングの世界にとって、大きなマイルストーンを意味する」と主張しています。

Photograph of the Sycamore chip. / Google

9月21日に英フィナンシャル・タイムズ(FT)が、Google「量子超越性」を実証と報じています。これを受けて、Googleと同じく53量子ビットの量子コンピュータ「IBM Q」を開発している米IBMが反論しています。Googleが性能比較に用いた計算問題は、従来型のコンピュータだと約2.5日で解けるなどと指摘しています。Googleが Nature(電子版)に論文を公開したことで、より検証が進みそうです。

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