米Googleは23日(現地時間)、同社製の量子プロセッサを用いた実験で「量子超越性」を達成したと発表した。

54の量子ビットを持つ同社製のフルプログラマブルなプロセッサ「Sycamore(シカモア)」を用いて行なわれた実験で、古典的なコンピュータでは現実的に解決が困難な計算を可能にする「量子超越性」を達成したとする。

量子コンピュータではランダムな量子回路を実行するとビット列が生成されるが、これを何度も繰り返すと量子干渉によって特定のビット列が発生しやすくなる。古典的なコンピュータでこのような操作を行なう場合、量子ビットやゲートサイクルが増えるにつれて計算量が膨大となり、発生しやすいビット列を見つけるのが指数関数的に困難となる。

実験ではまず、量子回路の深さを一定に保った状態で、12～53量子ビットのランダムな回路を実行。古典的なコンピュータによる量子コンピュータのシミュレーションを利用して、性能を検証するとともに理論モデルと比較し動作を確認した。次に、深さがランダムな53量子ビットの回路をシミュレーションが不可能になるまで実行した。

シュレディンガー－ファインマンアルゴリズム(Schrödinger-Feynman algorithm)における量子ビット数とゲートサイクル数の関数を用いた推定を行なったところ、Sycamoreが200秒の計算を実行して出力した結果と同等のものを、現状世界最速のスーパーコンピュータを用いてシミュレーションするには10,000年かかるという。同社はこれをもって量子超越性を達成したとしており、詳細について報告している。

一方米IBMは、Googleの行なった実験では計算したベクトルを保管するストレージについて言及されていない点を指摘。現実的ではない膨大なメモリのみを必要とする環境でシミュレーションが行なわれており、メモリとHDDを組み合わせてストレージを大幅に拡大した場合は、より早く計算が行なえるとした。

IBMによる、メモリとHDDを組み合わせた場合のシミュレーションでは、同様の実験を行なった場合でも2.5日で実行できるとしており、Googleのこの発表は「量子超越性を達成した」とはいえず、この言葉が広く誤用されている結果だと異議を唱えている。