古典コンピュータは「弱い」量子コンピュータにも勝てなかった - 群馬大

群馬大学は、ノイズが多く計算能力が弱い量子コンピュータであっても、古典コンピュータの性能を十分に上回ることを理論的に証明したと発表した。

同成果は、同大大学院理工学府電子情報部門の森前智行 准教授によるもの。詳細は、米国物理学会の学術誌「Physical Review A Rapid Communications」に掲載された。

今回の研究のイメージ図 (出所:群馬大学Webサイト)

高い計算性能を持つことが期待されている量子コンピュータは、近年、その実現に大きな期待が寄せられている。しかし、大量の量子ビットを扱える汎用の量子コンピュータを実現することは未だ難しいため、汎用ではなく、ある特定の問題に対しては古典コンピュータよりも優れた計算が可能な量子コンピュータ(非汎用の量子コンピュータ)を開発する研究が進められている。

このような計算能力の弱い非汎用の量子コンピュータで、古典コンピュータに対する優位性を示そうとする研究は「量子スプレマシー」と呼ばれている。非汎用の量子コンピュータの例として、「one-clean-qubitモデル」というものがあり、同モデルを用いることで、結び目不変量の計算などの特定の問題に限っては、古典コンピュータよりも高速に解くことができると知られている。

しかし、同モデルより高速な古典アルゴリズムが見つかる可能性もあり、同モデルが実際に古典コンピュータを凌駕する量子スプレマシーを示すのか、ということは分かっていなかった。

今回、研究により、同モデルが古典コンピュータよりも高速であることを、計算量理論に基づいて証明することに成功した。これにより、上記の未解決問題に解を与えたことになり、複雑な汎用量子コンピュータを実現しなくとも、近い将来に実現できる非汎用量子コンピュータでも古典コンピュータに対する優位性が証明できたことで、今後の量子テクノロジーの応用において重要な役割を果たしていくことが期待されるという。

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