10の25乗年かかる計算を5分未満で Google、新量子チップ「Willow」発表 量子エラー訂正で「閾値以下」達成

[ITmedia]

　米Googleは12月9日（現地時間）、105個の量子ビットを搭載する新量子チップ「Willow」を発表した。このチップは「2つの大きな成果を実現する」という。

　1つは、いわゆる「量子エラー訂正」の閾値突破で、もう1つは従来のコンピューティングに対する量子パフォーマンスの新たなベンチマーク記録だ。

量子エラー訂正のブレークスルー

　量子コンピュータは、従来のコンピュータでは解けない複雑な問題を解決する可能性を秘めているが、量子ビットは外部環境の影響を受けやすいため、計算中に情報が変化してしまう「量子エラー」が発生しやすい。

　Willowでは、量子ビットの数を増やすほどエラー率が指数関数的に減少するという、量子エラー訂正の理論で長年求められていた「閾値以下」の状態を初めて達成したという。

　具体的には、3×3、5×5、7×7と量子ビットの配列を大きくしていくテストで、エラー率を毎回半分に削減することに成功した。

　さらに、Willowの論理量子ビットの寿命は、それを構成する個々の物理量子ビットの寿命より長くなっている。これにより、量子ビットを増やしてチップのサイズを大きくしてもエラー訂正によって精度を上げられることを意味する。

量子コンピューティングのベンチマーク更新

　Googleは「ランダム回路サンプリング（RCS）」というベンチマークでWillowの性能を計測した。

　その結果、Willowが5分未満で完了した計算は、現行の最速のスーパーコンピュータでは10セプティリオン年（10の25乗年）かかると推定されるという。

ベンチマーク結果（▲は無制限のメモリを備えた理想的な状況を、●はより実用的でGPU上で並列化が可能な実装を表す。画像：Google）

実用化は？

　Willowは、Googleがカリフォルニア州サンタバーバラに建設した施設で製造された。

　GoogleはWillowの次の目標として、従来のコンピュータを超える実用的な計算を実証し、現実世界の問題解決に役立てることを掲げている。例えば、製薬、EV用バッテリー、核融合などの分野で役立つ可能性があるとしている。

　具体的な実用化時期は明確にされていないが、YouTube動画では、WillowはGoogleのロードマップ（下図）の3つ目のマイルストーンにあるとし、今後5年から10年以内に初期的な商用アプリケーションが登場する可能性もあると語っている。

量子コンピューティングのロードマップ（画像：Google）