D-Waveコンピュータは量子システムを正確にシミュレートできる、と研究で判明

D-Wave社は本日、同社の2,000量子ビットシステムが量子コンピューティングにおける新たなマイルストーンであるトポロジカル相転移の実証に使用されたことを発表しました。これは、このシステムを用いることで物理研究開発を大幅に迅速化・低コスト化できる可能性があることを意味します。

D-Wave 2000Qを高精度シミュレータとして使用

「1,800量子ビットのプログラム可能な格子における位相現象の観察」と題され、査読付き学術誌「ネイチャー」に掲載されたこの論文は、完全にプログラム可能なD-Wave 2000Q量子アニーリング・コンピュータが、大規模な量子システムの正確なシミュレータとして使用できることを実証している。

この研究で用いられた手法は、新材料の発見と開発に広範な影響を与える可能性があります。この新たな論文は、D-Wave社の量子アニーリングコンピュータに関する最近の論文に続くもので、この論文では量子スピングラスシミュレーションにおいて異なるタイプの相転移が実証されています。同社によると、これら2つの論文は、最適化や機械学習といった他のタスクに加えて、材料の量子シミュレーションにおいても同社のシステムの汎用性を示しているとのことです。

数十年前の研究を現実のものに

D-Wave社によると、今回の新たな結果は、理論物理学者のヴァディム・ベレジンスキー、J・マイケル・コステルリッツ、そしてデイヴィッド・サウレスが1970年代に行った数十年前の研究に基づいており、彼らは非自明な位相特性を特徴とする新しい物質状態を予測しました。この研究は2016年にノーベル物理学賞を受賞しました。D-Wave社の研究者たちは、これらの理論を2000Qシステムに実装し、人工スピンの2次元格子を形成しました。

D-Waveの主任科学者であるモハマド・アミン博士は次のように述べています。

「 Nature誌に掲載された論文で発表された研究は、量子計算分野における画期的な成果です。理論的に予測された物質の状態が、初めて量子シミュレーションで実現され、実際の磁性材料で実証されたのです。これは、量子シミュレーションという目標の達成に向けた重要な一歩であり、実験室で作製する前に材料特性を研究することを可能にします。これは、今日では非常にコストと時間がかかるプロセスです。」

D-Wave社によると、これらの最近の成果は材料科学分野で今後数年間に役立つことが期待されていますが、顧客はすでに様々な分野で70以上のプロトタイプアプリケーションを構築しています。これらのアプリケーションは、最適化、機械学習、量子材料科学、サイバーセキュリティなど多岐にわたります。同社は、これらのアプリケーションは、現実世界の問題に対する質の高い解決策を見つけるという点で、従来のコンピューティングに迫り、時にはそれを凌駕することもあると述べています。