IBMの反対にもかかわらず、Googleは量子超越性を公式に主張

Googleは本日、科学誌Natureに論文を発表し、54量子ビットの量子プロセッサが「量子超越性」を公式に主張した。この論文は既にリークされており、その成果は今週初め、Googleの量子コンピューティングにおける主要なライバルであるIBMによって既に異議を唱えられていた。

Googleが量子コンピュータをテスト

Googleは「量子超越性」テストのために、単一のコンポーネントが期待通りの性能を発揮しないと不合格になるような、非常に繊細な計算ベンチマークを選択しました。同社は、このベンチマークを従来のスーパーコンピュータよりもはるかに高速に実行できることを示すことを目標に、新たに54量子ビットの量子プロセッサ「Sycamore」を開発しました。

Sycamoreの量子ビット数は、Googleの従来の72量子ビットBristlecone量子プロセッサよりも少ないことにお気づきかもしれません。Googleは量子ビット数を減らした理由を説明していませんが、エラー率の高い量子ビット数よりも、より少ないながらも安定性の高い量子ビットを優先したためかもしれません。 

量子「Hello World」プログラム

Googleは、今回選択したベンチマークを量子コンピュータの「Hello World」プログラムに例えました。言い換えれば、これは量子プログラミングの初心者が作成する最もシンプルな量子プログラムの一つです。この場合、Hello Worldプログラムは論理ゲートのランダムなシーケンスを作成することで定義されます。 

量子回路には定義された構造がないため、同じ量子プログラムを従来のシステムで複製することは非常に困難になります。そのため、量子コンピューター用のこの「hello world」プログラムは、量子優位性をテストするのに適しています。

量子超越性論争

数週間前にリークされ、既に大きな話題となったGoogleの論文では、Sycamoreプロセッサは「量子回路の1つのインスタンスを100万回サンプリングするのに約200秒かかった。当社のベンチマークでは、同等のタスクを最先端の従来型スーパーコンピュータで実行すると約1万年かかることが現在示されている」と述べられている。しかし、IBMは月曜日に発表した自社の論文で、Googleの量子超越性の主張に異議を唱えた。IBMは、Googleは量子超越性を達成していないと主張した。量子超越性とは、従来型スーパーコンピュータが妥当な時間で完了できないタスクを量子コンピュータが完了することを意味する。IBMは、自社のスーパーコンピュータは問題のタスクを2.5日以内に完了できたと主張した。 

さらに強力な量子コンピュータが間もなく登場すると予想される

Googleの論文では、Sycamore量子プロセッサは前方互換性があり、同社が将来開発する可能性のある誤り訂正アルゴリズムをサポートできると述べられています。Googleは、将来的にスケーラブルでより強力なSycamoreバージョンを開発できると見込んでいます。また、このプロセッサは完全にプログラム可能であり、一般的な量子コンピューティングアルゴリズムを実行できると主張しています（例えば、量子アニーリング技術を採用したD-Waveコンピュータとは異なります）。

Googleは、特定の分子や化学反応のシミュレーションなど、量子コンピュータを用いた近い将来に有用なアプリケーションの構築に既に取り組んでいると述べた。同社は、量子コンピュータが最も有用な分野として、新薬の開発、自動車や航空機の軽量バッテリーなどの新素材の創出、肥料をより効率的に生産できる新しい触媒の開発などが挙げられると考えている。