中国の科学者たちは、量子コンピュータの分野で大きな進歩を遂げたと主張している。彼らの開発した量子コンピュータ「Jiuzhang（九章）」は、人工知能でよく使われるタスクを、世界で最も強力なスーパーコンピュータの1億8000万倍の速さで実行できると発表したのだ。

この量子コンピュータの問題解決能力は、データマイニング、生物情報、ネットワーク分析、化学モデル研究など、さまざまな領域に応用できるという。

研究チームは、中国科学技術大学の物理学者で、同国の「量子の父」とも呼ばれるPan Jianwei氏をリーダーとし、先月、査読付き学術誌「Physical Review Letters」に研究成果を発表した。

実験では、古典的なコンピュータでは困難な複雑な問題に取り組むために、Jiuzhangを使用した。量子コンピュータは、20万以上のサンプルを利用して問題を解決した。

研究チームは、AIでよく使われるランダムサーチとシミュレーテッドアニーリングという2つのアルゴリズムの実装と高速化に成功した。研究チームによると、量子コンピューターがこのような偉業を達成したのは初めてのことだという。

このスピードは、世界最速の古典的なスーパーコンピューターでは、1つのサンプルに700秒を要するため、同じ数のサンプルを処理するのに5年近くかかることになる。しかし、Jiuzhangはこのタスクを1秒未満で達成した。

米国物理学会が発行する『Physical Review Letters』誌に掲載された論文を紹介する記事で、このチームの成果の重要性を強調している。編集者は、「この結果は、今日のノイズの少ない量子コンピュータが古典的なコンピュータよりも有利なタスクのリストを拡張するものである」と指摘した。

従来のコンピューティングの領域では、ビットは情報の基本単位として0か1のいずれかを表す。量子コンピュータでは、量子力学の特異な性質により、量子ビットが0と1、あるいはその両方を同時に表現することができ飛躍的な計算能力を示す。

量子コンピュータは、あらゆる可能性を同時に表現することができるため、私たちが日常的に使っている通常のコンピュータと比較して、非常に大きな理論的パワーとスピードを秘めている。

しかし、この技術の核となる素粒子は、繊細で寿命が短く、周囲からのわずかな乱れによってエラーが発生しやすい。そのため、ほとんどの量子コンピュータは、極端に低温で隔離された環境で動作している。

2,000年前の中国の数学書「九章算術」にちなんで名付けられた「Jiuzhang」は、計算のための物理的媒体として光を採用している。他の量子コンピュータとは異なり、極端な低温での動作が必要ないため、より安定した動作が可能で、動作時間も長くなっている。

研究が進むにつれ、グラフ問題を解くために最適化された古典的なアルゴリズムに対する量子プロセッサの優位性は、現在未解決のままだ。しかし、この画期的な成果は、既存の中間スケールの量子コンピュータを使った実世界のアプリケーションのさらなる探求に道を開くものである。

Sources

• South China Morning Post: Chinese quantum computer is 180 million times faster on AI-related tasks, says team led by ‘father of quantum’ Pan Jianwei
• via Interesting Engineering: China’s photonic quantum computer is 180 million times faster says ‘father of quantum’