京都大学らの研究グループは、1量子ビットしか使えない「弱い」量子コンピューターでも古典コンピューターより「強い」ことを、初めて理論的に証明した。

 量子コンピューターとは、ミクロの世界を説明する物理理論「量子力学」に基づいて動作するコンピューターのこと。現在我々が使っている「古典コンピューター」を遥かに凌駕する超高速計算が可能であるとされる。

 しかし、大量の量子ビットを自由自在に扱える巨大な万能量子コンピューターの実現は、まだ遠い未来のこと。そこで、近い将来に実現できるレベルの「弱い」量子コンピューターでも、古典コンピューターに対する優位性(量子スプレマシー)を持つことを示そうとする研究が盛んに行われている。

 例えば、「one-clean qubitモデル」は、1998年に提案された最も古い「弱い」量子計算モデルの一つ。1量子ビットしか使えず、弱そうに見える一方、Jones多項式の計算など、古典コンピューターで効率的に計算する方法が知られていない量を効率的に計算できることが示されている。しかし、Jones多項式を計算する効率的な古典アルゴリズムが発見されれば、one-clean qubitモデルの古典に対する優位性はなくなるため、確かな量子スプレマシーとは言えない。

 こうした中、研究グループは新しい手法を用いてone-clean qubitモデルの優位性の理論的証明に初めて成功。さらに、今回発見した手法は他のタイプの弱い量子計算モデルにも応用可能で、それらのモデルについても従来より強固な計算量理論的基盤で量子スプレマシーを証明することに成功した。

 本成果は、世界中で進む量子スプレマシー研究の理論的基盤を整備するものであり、今後の量子計算研究の発展に大きく寄与すると期待されている。

論文情報:【PHYSICAL REVIEW LETTERS】Impossibility of classically simulating one-clean-qubit model with multiplicative error

東京大学

明治10年設立。日本で最も長い歴史を持ち、日本の知の最先端を担う大学

東京大学は東京開成学校と東京医学校が1877(明治10)年に統合されて設立されました。設立以来、日本を代表する大学、東西文化融合の学術の拠点として、世界の中で独自の形で教育、研究を発展させてきました。その結果、多岐にわたる分野で多くの人材を輩出し、多くの研究成[…]

京都大学

「自重自敬」の精神に基づき自由な学風を育み、創造的な学問の世界を切り開く。

自学自習をモットーに、常識にとらわれない自由の学風を守り続け、創造力と実践力を兼ね備えた人材を育てます。 学生自身が価値のある試行錯誤を経て、確かな未来を選択できるよう、多様性と階層性のある、様々な選択肢を許容するような、包容力の持った学習の場を提供します。[…]

名古屋大学

総合的かつ自主的な判断力を持つ豊かな人間性を有する人材の育成

基礎技術を「ものづくり」に結実させ、そのための仕組みや制度である「ことづくり」を構想し、数々の世界的な学術と産業を生む「ひとづくり」に努める風土と、既存の権威にとらわれない自由闊達な学風の上に、真の勇気と知性をもった未来を切り拓く人を育てます。[…]

この記事が気に入ったらおねがいします。

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部です。
大学や教育に対する知見・関心の高い編集スタッフにより記事執筆しています。