IBMとシカゴ大学、誤り訂正論理量子ビットによる検証済み量子優位性を実証

IBMとシカゴ大学の研究者は7月30日、真の量子優位性の実証と自ら呼ぶ成果を発表した。それは最良の古典シミュレーション手法の実用的な限界を超えた計算でありながら、結果が正しいことを検証可能な確信とともに示すものだった。「Sampling hard circuits with verifiably high fidelity」と題された論文で詳述されたこの成果は、これまでの量子優位性の主張を悩ませてきた問題、すなわち古典コンピュータが単純に計算をやり直すことで結果を検証できない場合に、その結果が正確であることをどう証明するかという問題に取り組んでいる。

研究チームは新しい誤り訂正手法を用いて70個の論理量子ビットを符号化し、量子計算を通常損なうノイズから保護した上で、量子回路の複雑さを示す指標である2,415回の論理2量子ビット演算と468回の論理「Tゲート」を実行した。計算全体は約15分で完了し、研究者らはこの実行時間は主要な古典計算手法を用いれば実行不可能な時間を要すると述べている。特筆すべきは、達成された論理誤り率が基礎となる物理誤り率のおよそ10分の1であったことで、大規模な条件下でも誤り訂正方式自体が意図通りに機能していたことを示している。

この成果はこれまでに行われた誤り訂正実証の中でも最大級のものの一つであり、単に検証が難しいニッチなタスクで高速であるだけでなく、通常のスーパーコンピュータの能力を超える問題に対して信頼できる量子コンピュータへの一歩だと評価されている。研究者らは、使用された量子ビットの規模そのものではなく、計算とともに開発された検証手法こそが、独立した結果の確認が可能かどうかについて懐疑論に直面してきた過去の量子優位性の主張とこの結果を区別する要因だと述べている。