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Googleの量子チップ「Willow」、閾値以下の量子エラー訂正　世界初

  • 清宮信志

2024年12月10日 13:21

Googleは、新型量子チップ「Willow」を発表した。量子ビット数を増やしてスケールアップするにつれ、エラーを指数関数的に削減出来る画期的な技術を採用。30年にわたる課題を解決したとしており、最新のスーパーコンピュータで10の25乗という宇宙年齢を遙かに超える計算時間がかかるベンチマーク計算を5分未満で解決する。

エラーは量子コンピューティングにおける最大の課題の一つとし、通常は、使用する量子ビットの数が増えるほどエラーが発生してしまう。Willowでは、量子ビットが増えれば増えるほどエラーの発生率を低下させ、エラー訂正が閾値以下の状態を初めて達成した。これは、1995年にPeter Shorが量子エラー訂正を導入して以来、30年の課題を解決したことになる。

Willowでは105個の量子ビットを搭載し、量子ビットが励起を維持できる時間を測定するT1時間は、100マイクロ秒に近づいており、前世代の約5倍に改善されている。

また、ベンチマークにはランダム回路サンプリング(RCS)ベンチマークを使用。世界最速のスーパーコンピュータでも10セプティリオン年(10の25乗年)かかる計算を5分未満で実行した。これにより、量子コンピュータが従来型コンピュータでは実行できないことを可能にすることを証明している。

また、10の25乗年という数字は、物理学で知られている時間スケールを超え、宇宙の年齢を遙かに超えている。これは量子計算が多数の並行宇宙で行なわれているとう考えに信憑性を与えるものとし、David Deutschが提唱している「マルチバース理論」を裏付けるものとしている。

ただし、RSCによるベンチマークテストでは従来型のコンピュータを遙かに上回る性能を示したものの、実用的な応用方法は見つかっていない。量子システムのシミュレーションなど科学的に意義のあるものもあるが、従来型コンピュータでも同様の計算は可能であり、現時点では量子コンピュータが従来型コンピュータを遙かに超える能力を持っているとは言いがたい。今後は、従来型のコンピュータを超える有用な計算の実証を目指す。