Googleが「量子超越性を実証した」と主張する量子プロセッサー「Sycamore」(写真:Googleのブログより)
[画像のクリックで拡大表示]

 2019年9~10月、新聞各紙やテレビは量子コンピューターの話題で持ちきりになった。米Googleが量子ゲート型量子コンピューターを開発し、その計算能力がスーパーコンピューターをはるかに超える「量子超越性」を実証したとする論文を大手紙に事実上リークし、期待を高めた上で実際に論文発表したからだ1)。「人類は超計算を手にした」と派手な見出しが躍ったメディアもあった。

「200秒」VS「1万年」が根拠

 Googleの発表内容は、同社が開発した54量子ビットの量子プロセッサーで、量子乱数生成のシミュレーションを53量子ビットを用いて回路深度20の規模で実行したところ、200秒の計算時間で済んだ。対して、現在最大規模のスーパーコンピューターである米IBM製「Summit」で同じ計算をしたところ、計算はほとんど進まず、完了までに推定1万年かかることが分かったとする(図1)。「この劇的な高速化は、特定の計算に関する量子超越性の実証である」(論文要旨)。「200秒」VS「1万年」という対比が、その論拠の根幹になっている。

回路深度=量子ゲート型量子計算において、量子ビットに施される演算操作の最大回数。
図1 Googleの主張を理論的枠組みから根こそぎ反証
Googleが発表した「量子超越性実証」の判定基準および結果(a)と、IBMによる反証など(a、b)。量子計算の計算速度がスーパーコンピューターの何倍なら量子超越といえるかに明確な基準はないが、Googleが示した基準では、スパコンで「2日半」で計算できると量子超越とはとても言えない。回路深度を増やすとスパコンでは指数関数的に計算時間が増えるという予測も、IBMの計算では成り立たない(b)。(図:(a)はGoogleの図に本誌がIBMの計算結果などを加筆、(b)はIBM)
[画像のクリックで拡大表示]

この先は有料会員の登録が必要です。「日経エレクトロニクス」定期購読者もログインしてお読みいただけます。今なら有料会員(月額プラン)が2020年1月末まで無料!

日経 xTECHには有料記事(有料会員向けまたは定期購読者向け)、無料記事(登録会員向け)、フリー記事(誰でも閲覧可能)があります。有料記事でも、登録会員向け配信期間は登録会員への登録が必要な場合があります。有料会員と登録会員に関するFAQはこちら