サイモンズ財団のフラットアイアン研究所とボストン大学の研究者たちは、従来のラップトップで量子物理学の問題を解決しました。これは以前は量子コンピュータが必要と考えられていた課題です。研究チームはテンソルネットワークを用いて、数百のエンタングルした量子ビットの波動関数を圧縮し、その結果は理論的な予測と一致しました。
量子コンピュータが必要だった問題
多くのエンタングルした量子ビットの挙動をシミュレーションすることは、古典的なコンピュータにとって非常に困難であることが知られています。量子ビットの数が増えるにつれて、その量子状態を記述するために必要なデータ量は指数関数的に爆発します。数百の量子ビットの場合、そのデータは通常、あらゆる古典的なマシンのメモリを超えてしまいます。そのため、このようなシミュレーションは、エンタングルメントを自然に扱う量子コンピュータの仕事と考えられていました。
テンソルネットワークがどのようにそれを可能にしたか
計算量子物理学センターのチームは、大きな量子状態を圧縮された形で表現できる数学的ツールであるテンソルネットワークに注目しました。エンタングルメントの構造を利用することで、波動関数をラップトップのメモリに収まるサイズに縮小しました。圧縮によって精度が犠牲になることはなく、ラップトップの出力は理論的な予測と完全に一致しました。
ラップトップの結果が意味すること
この研究は、一部の量子問題が古典的な手法で取り組めることを示しており、量子ハードウェアなしで解決可能な問題の範囲を広げる可能性があります。これは量子コンピュータが時代遅れになることを意味するわけではありません。量子コンピュータは、大きな数の因数分解や特定の量子システムのシミュレーションなどのタスクで依然として優れています。しかし、特定のシミュレーションでは、適切に選択された古典的アルゴリズムが予想以上に機能することがあります。
研究者たちは次のステップを発表していませんが、このアプローチは他の量子システムにも適用できる可能性があります。現在の疑問は、量子コンピュータが必要と考えられていた他の問題のうち、実際にはラップトップで解決できるものがどれだけあるかということです。
