　中国科学技術大学を中心とする研究チームが発表した論文「Robust quantum computational advantage with programmable 3050-photon Gaussian boson sampling」は、これまでで最大規模となるフォトニック量子コンピュータ「九章4.0」（Jiuzhang4.0）を開発し、従来の古典スーパーコンピュータでは事実上不可能な計算を瞬時に実行できることを実証した研究報告だ。

スパコンより“100恒河沙”倍（10の54乗倍）高速な計算ができる量子コンピュータ「九章4.0」

　研究チームの計算によると特定の問題において、現在世界最速のスーパーコンピュータ「EI Capitan」を使っても、九章4.0が25.6マイクロ秒（0.0000256秒）で生成する結果と同じものを得るには、10の42乗年以上かかることが分かった。これは10の54乗倍（100恒河沙）という途方もない高速化を意味する。

九章4.0の構成図

　「量子計算優位性」とは、特定の問題において量子コンピュータが古典コンピュータよりも指数関数的に高速に計算を完了できる能力を指す。この優位性を実証する有力な手法の一つが「ガウシアンボソンサンプリング」（Gaussian Boson Sampling、GBS）である。しかし、光を用いた量子コンピュータでは、光子が回路の途中で失われる「光子損失」が課題であった。

　九章4.0は、この課題を克服するために設計された。研究チームは、1024個の高効率なスクイーズド光を、空間と時間を組み合わせた8176モードのプログラム可能な光量子プロセッサに入力した。

　特に、光子損失の主な原因となる光源の効率を、従来の70％から92％へと大幅に向上させることに成功。その結果、実験では最大で3050個の光子を同時に検出するという、これまでの記録を1桁以上も上回る成果を達成した。システム全体の効率も51％と、従来の光量子コンピュータと比較して格段に高い性能を示している。

Source and Image Credits: Liu, Hua-Liang, et al. “Robust quantum computational advantage with programmable 3050-photon Gaussian boson sampling.” arXiv preprint arXiv:2508.09092（2025）.

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