研究者らは従来のコンピューター上で複雑な量子コンピューティングアルゴリズムを実行する

EPFL のジュゼッペ・カルレオ教授とコロンビア大学の大学院生マティヤ・メドビドビッチ氏は、従来のコンピューターで複雑な量子コンピューティング アルゴリズムを実行する方法を発見しました。 通常、量子ソフトウェアを実行するには、量子コンピュータを使用する必要があります。研究者が検討している量子ソフトウェアは、量子近似最適化アルゴリズム（QAOA）と呼ばれ、数学における古典的な最適化問題を解決するために使用されます。

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研究者によると、このソフトウェアは、一連の可能な解決策の中から最善の解決策を選択する手段だという。カルレオ氏は、量子コンピュータによってどの問題が効率的に解決できるかを理解することに多くの関心が寄せられており、QAOA は最も有望な候補の 1 つであると述べた。 QAOA は、量子コンピュータを使用することで達成できると予測される処理速度の向上、いわゆる「量子スピードアップ」の実現を支援するように設計されています。

QAOA は、技術コミュニティで大きな支持を得ている研究トピックです。たとえば、2019 年に Google は 53 個の量子ビットを含む量子プロセッサ Sycamore を作成し、それを使用してタスクを実行しました。このタスクは最先端の古典的なスーパーコンピューターで完了するには約 10,000 年かかると推定されていましたが、Sycamore は 200 秒でタスクを完了しました。

新しい研究の研究者たちは、この分野の未解決の問題に取り組みたいと考えていた。現在および近い将来の量子コンピュータで実行されるアルゴリズムが、実用的なタスクにおいて従来のアルゴリズムよりも大幅なパフォーマンスの向上を実現できるかどうか。研究者たちは、従来のコンピュータを使用して、可変サブアルゴリズムと呼ばれる特殊なクラスのアルゴリズムの動作を近似する方法を開発した。

これらのアルゴリズムは、量子システムの最低エネルギー状態、つまり「基底状態」を計算する方法です。研究チームによれば、QAOA はこの種の量子アルゴリズムの重要な例だという。研究者たちは、このクラスのアルゴリズムが、近い将来に量子コンピュータで量子優位性を実現するための最も有望な候補の 1 つであると考えています。この研究は、QAOA が現在のコンピュータ上で実行でき、既存の量子コンピュータが古典的なコンピュータ上で良好な精度でシミュレートできることを示しています。