DATE2024.05.14 #Press Releases
未来の量子計算機は何をめざすべきか？
― 実用的インパクトのある量子優位性に向けて ―
発表概要
東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の吉岡信行助教、東京大学大学院理学系研究科量子ソフトウェア寄付講座の大久保毅特任准教授、日本電信電話株式会社コンピュータ＆データサイエンス研究所の鈴木泰成准特別研究員、小泉勇樹インターン生（研究当時）、および大阪大学量子情報・量子生命研究センターの水上渉教授らによる研究グループは、量子誤り訂正機能を備えた量子計算機が、古典計算機を凌駕する、すなわち量子優位性を達成するための条件を明らかにしました。
計算量理論による定性的な解析によれば、量子ダイナミクスや暗号解読といった問題において、量子計算機は古典計算機よりも高速に問題を解くことができます。一方で、必要とされる計算時間や計算リソースがどの程度かという定量的な観点からは、現実的な範囲で達成可能な量子優位性があるのか、不透明な状況にありました。本研究では、最先端の古典・量子アルゴリズム（図）を精緻に解析することで、物性物理学における量子優位性の達成に要求される計算リソースが、他の応用先と比べて格段に小さいことを示しました。本研究成果は、未来の量子計算機がめざすべきターゲットを提示しており、世界中の研究開発の指針となることが予想されます。また、本研究で用いられた解析手法は極めて一般的であることから、材料科学・高エネルギー物理・微分方程式の求解といった応用にも波及することが期待されます。なお、本成果は、「npj Quantum Information」に掲載されました。
図：量子位相推定アルゴリズムの模式図
量子ユニタリ操作Uの元で、興味の対象である量子状態|Ψ⟩が獲得する複素位相が、測定によって得られる。今回の研究では、物性物理学における基底状態のエネルギーを測定する量子アルゴリズムの設計や、実行時間・リソースの見積もりを行った。
なお、本研究成果には、量子ソフトウェア寄付講座／附属知の物理学研究センターの大久保 毅特任教授が参加しています。
詳しくは、東京大学大学院工学系研究科 のホームページをご覧ください。
関連リンク：
日本電信電話株式会社、大阪大学
発表雑誌
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雑誌名 npj Quantum Information 論文タイトル