量子コンピューター企業のD-Waveが実用的な問題で「量子超越性」を達成したと主張するが一部の専門家は反論

量子コンピューター企業のD-Wave Quantum(D-Wave)が2025年3月に査読付き学術誌のScienceに掲載した論文で、古典コンピューターに解決できない問題を量子コンピューターが解決する「量子超越性」を実用的なタスクで実証したと報告しました。これに対し、一部の専門家はこれに反論しています。

Beyond-classical computation in quantum simulation | Science
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado6285

Beyond Classical: D-Wave First to Demonstrate Quantum Supremacy on Useful, Real-World Problem
https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/beyond-classical-d-wave-first-to-demonstrate-quantum-supremacy-on-useful-real-world-problem/

従来の古典的なコンピューターは、「0」または「1」のいずれかを表す2進数の形式で情報を処理します。これに対して量子コンピューターは、「0」と「1」両方の状態をとることができる量子情報の最小単位「量子ビット」を用いて計算を行います。これにより、基本単位で表せるパターンが多くなるため、量子コンピューターは従来のコンピューターよりも圧倒的に膨大なデータを高速に保存または処理できます。

量子コンピューターにおける「量子超越性」とは、従来の古典的コンピューターでは解決できないかあまりに時間がかかりすぎるタスクを、量子コンピューターで圧倒的に短いスピードで解決できるようになることを示す言葉です。量子超越性は、量子コンピューター分野における主要なマイルストーンと位置づけられており、量子コンピューター科学者らの目標となっています。

今回D-Waveは、硬質磁性材料の特性をシミュレートするというタスクを、組み合わせ最適化問題に特化した「量子アニーリング方式」の量子コンピューターで実行しました。このシミュレートは非常に複雑なタスクでしたが、D-Waveの量子コンピューターは20分以内に完了することができたと報告されています。

一方、同じタスクをオークリッジ国立研究所のスーパーコンピューターであるFrontierで実行した場合、同様の精度で計算を完了するには100万年近くかかるとのこと。この結果から、D-Waveは自社のアニーリング量子コンピューターが量子超越性を実証したと主張しました。

今回の研究で用いられたような磁性材料シミュレーションは、医療用画像撮影や電子機器、超伝導体などに広く用いられる磁性材料の量子的性質を理解する上で重要です。CEOであるアラン・バラッツ博士は、「今日は量子コンピューターにとって驚くべき日です。有用な問題において量子コンピューターの優位性を実証したのは、業界初のことです」と述べています。

ところが、一部の科学者からD-Waveの発表に対する反論が寄せられています。ニューヨーク大学の量子物理学者であるドリス・セルス氏や、フラットアイアン研究所の計算量子物理学センターの研究員であるマイルズ・スタウダマイアー氏らの研究チームは、プレプリントサーバーのarXivにアップロードされた未査読論文で、テンソルネットワークという手法を用いるとノートPCでもD-Waveと同じタスクを2時間で実行できると主張しました。

[2503.05693] Dynamics of disordered quantum systems with two- and three-dimensional tensor networks
https://arxiv.org/abs/2503.05693

Doubts cast over D-Wave's claim of quantum computer supremacy | New Scientist
https://www.newscientist.com/article/2471426-doubts-cast-over-d-waves-claim-of-quantum-computer-supremacy/

D-Wave Claims ‘Quantum Supremacy,’ Beating Traditional Computers  - WSJ
https://www.wsj.com/articles/d-wave-claims-quantum-supremacy-beating-traditional-computers-155ca634

スタウダマイアー氏によると、D-Waveは論文を提出した時点で利用可能だった最高の方法をテストしたものの、その後に材料シミュレーションにおける古典的コンピューターの弱点を克服する方法が発見されたとのこと。

これに対しD-Waveの最高開発責任者であるトレバー・ランティング氏は、スタウダマイアー氏らの研究はD-Waveが論文で実証した格子形状やサイズ、シミュレーションの深さのすべてをシミュレートしていないと主張。「私たちが生み出した一連の結果を再現する能力は、古典的コンピューターでは不可能だと考えています」と、ランティング氏は述べています。

また、スイスの研究チームも時期を同じくしてarXivに掲載した未査読論文で、同様のタスクが古典的コンピューターでも解決可能だと報告しています。これに対してD-Waveの広報担当者は、研究チームが実施したタスクは簡単すぎであり、D-Waveの量子超越性に異議を唱えるものではないと反論しました。

Challenging the Quantum Advantage Frontier with Large-Scale Classical Simulations of Annealing Dynamics
https://arxiv.org/html/2503.08247v1