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IBMが量子コンピューターの優位を"現実的"な実験で証明

Daphne Leprince-Ringuet (ZDNet UK) 翻訳校正: 村上雅章 野崎裕子

2021-07-09 06:30

 IBMは、単なる理論の上だけでなく、現実的な実験で初めて量子コンピューターの優位性を実証したと主張している。

IBM researchers demonstrate the advantage that quantum computers have over classical computers
IBMの量子チームは、現在実現されている量子デバイスでも、古典的コンピューターでは実行不可能なタスクの遂行に利用できることを示した。
提供:IBM

 IBMのリサーチャーらはついに、量子コンピューターが古典的なデバイスよりも優れていることを現実世界での実験で証明した。ただ、現実世界での証明といっても、その規模は今のところミニチュアレベルでしかない。

 今回、同社の量子チームは、依然として制約の多い今日の量子デバイスでも、古典的なシステムでは実行できないタスクに使用できることを明確なかたちで示そうとした。

 量子コンピューティングはまだ揺籃期にあるが、リサーチャーらは空間に制限を課した、すなわち利用可能なメモリー量を制限した微視レベルでの実験を考え出すことで、量子デバイスと古典的デバイスを公正に評価できるようにした。

 リサーチャーらは2つの回路、1つは量子回路、もう1つは古典的回路を構築し、それぞれの回路に計算処理とその結果を格納するための空間として、量子回路には1量子ビット、古典的回路には1ビットを与えた。そしてそれぞれの回路に3ビットからなる入力を与え、過半数となる値が0の場合は0、1の場合は1を返すというタスクを課した。

 リサーチャーらによると、こういった制約を加えることで、計算処理を実行する際の古典的空間と量子空間の能力を公正に比較できるようになったのだという。

 IBMの量子チームは同社ブログへの投稿で「われわれは、この研究を通じて極めてシンプルな疑問を探求している。その疑問とは、コンピューターが古典的な作業空間にアクセスする場合と、量子的な作業空間にアクセスする場合では、計算能力にどれくらいの差が出てくるのかというものだ」と記している。

 計算処理とその結果を格納するためのビットを1つしか備えていない古典的コンピューターでは、アルゴリズムを実行できないというのがリサーチャーたちの立てた理論だ。また、ランダムブーリアンゲートと呼ばれるものを追加してシステムの計算能力を強化した場合であっても、古典的回路の計算成功率は87.5%にしかならなかった。

 一方、量子回路はより優れた成績を収めた。リサーチャーらは、雑音を完璧に除去した量子回路という理論上のデモであれば計算成功率は100%になると述べている。

 量子ビットは、0か1を表現する古典ビットとは異なり、さまざまな状態の組み合わせを同時に表現できるため、より大きな値空間にアクセスできるというのがその理由だ。つまり、量子空間は古典的空間よりも価値が高いということになる。

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