量子コンピューティング分野における画期的な成果として、長年追い求められてきた「聖杯」――古典コンピュータに対する無条件の指数的高速化――がついに実証されました。
この画期的な研究は、USC（南カリフォルニア大学）のダニエル・リダー教授を中心に、USCおよびジョンズ・ホプキンス大学の共同研究チームによって行われ、Physical Review X誌に掲載されました。チームは、IBMの強力な127量子ビット「Eagle」量子プロセッサ2台を用い、ショアの素因数分解アルゴリズムの前身とされる数学的パズル「サイモン問題」の変種を解決しました。
USCヴィタービ工学教授でもあるリダー氏は、「指数的高速化は、量子コンピュータに期待される最も劇的なスピードアップです」と説明します。今回の成果が特に重要なのは、この高速化が「無条件」である点です。つまり、古典アルゴリズムに関する未証明の仮定に依存していません。
研究チームは、量子計算最大の障壁である「ノイズ（計算エラー）」を克服するため、高度なエラー緩和技術を導入しました。動的デカップリング、トランスパイル最適化、測定エラー緩和などを駆使し、量子プロセッサが計算を完了するのに十分なコヒーレンス（量子状態の維持）を確保しました。
リダー氏は、この実証が現時点で特殊な問題以外には直ちに実用化されるものではないとしつつも、「今回示した指数的高速化は初めて無条件であり、その性能差は覆せません」と強調します。
この成果は、IBMが量子ロードマップを加速させる中で発表されました。同社は2029年までに大規模でフォールトトレラント（耐障害性）の量子コンピュータを構築する計画を発表しており、新たなエラー訂正方式「量子低密度パリティ検査（qLDPC）コード」により、実用的な量子計算に必要なリソースを大幅に削減できる可能性があります。
AIや計算分野にとって、今回のブレークスルーは、量子コンピューティングが理論的可能性から実用的現実へと移行しつつあることを示しています。今後、量子システムの規模拡大とエラー率の低減が進めば、古典コンピュータでは手に負えない複雑なAIモデルや最適化問題、シミュレーションに対しても、指数的に高速な処理が期待できます。