IBMとシカゴ大学、論理量子ビット70個で優位性実証

この記事のポイント

IBM、論理量子ビット70個で計算実証
ビットコイン解読には数千量子ビット必要

量子優位性実証

米IBMとシカゴ大学の研究チームは7月30日、量子コンピューターが古典コンピューターでは実行不可能な計算を、結果の正確性を検証できる形で完了させたと発表した。研究チームは新たな誤り訂正手法を用いて70個の論理量子ビットを符号化し、約15分で計算を終えたという。

論理量子ビットとは、複数の物理量子ビットを組み合わせて誤りを訂正できるようにした情報の単位のことだ。通常の量子ビットは外部の影響で誤りが生じやすいが、この手法により計算の精度を高められるという。

研究チームは、量子コンピューターの性能を測る従来の指標「ランダム回路サンプリング」を改良した独自の手法を開発した。この手法により、計算過程で誤りを検出しながら、古典コンピューターでは再現が困難な複雑さを維持できる。

実験では2,415回の論理2量子ビット演算と、複雑な計算に不可欠な操作である468回の論理Tゲート演算を実行し、論理誤り率は物理誤り率の10分の1程度まで低減したという。

量子優位性の実証には、計算が古典コンピューターの能力を超えていることに加え、その結果が正しいと確認できることが求められる。この検証の難しさが長年の課題となっていたという背景がある。

シカゴ大学准教授のビル・フェファーマン氏は、検証手法の確立が量子優位性の実証における最大の課題の一つだったと述べた。同大学博士課程のスーミック・ゴーシュ氏は、検証技術の進展が次世代の量子コンピューターの実用化にもつながる可能性があるとの見方を示した。

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ビットコインへの影響

ビットコインは公開鍵暗号方式の一種である楕円曲線暗号を用いて署名を保護している。量子コンピューターの計算能力が十分に高まれば、この暗号方式が解読される可能性があるとされる。

Google Quantum AIが2026年3月に発表した最新研究によると、ビットコインの暗号を解読するには、フォールトトレラント（誤り耐性）な量子コンピューター上で1,200〜1,500個程度の論理量子ビットが必要になる。今回の実験で使用された70個の論理量子ビットは、その規模にはまだ遠く及ばない。

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米上院に量子技術法案が提出され、量子センサーやポスト量子暗号への移行を後押しする内容が盛り込まれた。ビットコインなど仮想通貨の暗号方式にも将来的な影響が及ぶとみられる。

一方で、IBMリサーチ担当ディレクターのジェイ・ガンベッタ氏は、今回の成果について量子優位性の時代に入ったと主張した。同社が示す量子ロードマップでは、2029年までに大規模なフォールトトレラント量子コンピューターの実現を目指しており、その過程で200個規模の論理量子ビットと1億回規模の量子演算を実行できるシステムの構築を掲げている。