「量子コンピュータ」とは何を指す言葉か

日経クロステック IT @nikkeibpITpro

日本発、新方式の量子コンピュータ、来年にクラウドサービスを提供（ニュース解説） itpro.nikkeibp.co.jp/atcl/column/14… pic.twitter.com/ZbvH9CFmfR

拡大

TSugiyama @tknrsgym

記事中の表に量子ゲート方式の計算用途が「特定」でレーザーネットワーク方式と量子アニーリング方式の計算用途が「幅広い」とあるけど、明らかに間違っている。どこから持ってきた表なんだろうか？ twitter.com/nikkeibpitpro/…

TSugiyama @tknrsgym

量子ゲート方式は通常、万能量子コンピュータを実装するのに使う。一方、レーザーネットワーク方式や量子アニーリング方式は専用機なので、この表は「万能機は特定の計算用途にしか使えないが、専用機は幅広い計算用途に使える」と主張している。明らかに間違っている。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

量子性を利用する計算デバイスには以下の３つのカテゴリーがある： ①動作原理に量子性を利用するもの ②量子性を利用するアルゴリズム（＝量子アルゴリズム）を実行できるもの ③量子アルゴリズムを実行することで古典コンピュータを超える計算能力を持つもの ③が量子コンピュータとよばれる。

TSugiyama @tknrsgym

まず①について： 古典コンピュータを構成する半導体は量子力学に従って動作しているが、量子アルゴリズムを実行できるわけではない。このような例があるため、①だけでは量子コンピュータとは呼ばない。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

次に②について： 量子性を利用するアルゴリズムを実行できるだけでは量子コンピュータとは呼ばない。例えば基底状態（０）と励起状態（１）の重ね合わせにある原子のエネルギーを測定して、０か１を出力するデバイスは量子性を利用したアルゴリズムを実行しているが量子コンピュータとは呼ばれない。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

量子アニーリングは先のツイートで挙げた例より遥かに非自明な量子アルゴリズムではあるが、現在実装されているものは、計算能力としては古典コンピュータで効率的にシミュレートできる範囲にとどまっているため、②ではあるが、③ではない。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

量子アニーリングやD-waveマシンの計算能力については以下のレビューがよくまとまっている。D-waveマシンでは量子効果が利用されていることが確認されているが、古典コンピュータを超える計算能力を持つかは未だ明らかでない、とある。 scottaaronson.com/troyer.pdf twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

Introduction３段落目： “it is still unknown whether and where analog quantum annealers have a computational advantage over classical algorithms.” twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

このことは業界ではよく知られている。そこで、D-waveマシンや既存の量子ア二ーリング方式の抱える課題を克服して古典計算機を超えるところまで計算能力を向上させることを目標とした研究プロジェクトがいくつかある。例えばアメリカのIARPAのQEOとか。他にArmy関連でもあったはず。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

量子性を利用して古典コンピュータを超える計算能力をもつデバイスを実現するのは非常に難しくて、特にノイズ耐性を持たせるのが難しい。万能量子コンピュータの実現に向けてそういう厳しい要求を満たすようにデバイスを構築しようとすると量子ビット数は現状10程度となってしまい実用化には程遠い。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

D-waveマシンは専用機で、かつノイズ耐性を持たない。そのため量子ビット数を~2000と、量子ゲート方式に比べて格段に増やすことができる。量子アニーリングマシンにノイズ耐性を持たせるのも、IARPA QEOの掲げる課題の一つ。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

量子計算の分野では回路型 (circuit model) とはいいますが、ゲート方式という言い方はしないので使っていて違和感があります。記事との整合性を考えてこの一連のツイートでは「ゲート方式」と（暫定的に）よぶことにしましたが、私は普段は使いません。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

現状量子ビット数10しかない「ゲート方式」は、現在の技術で実装可能な量子ビット数が少ないだけではなく、ノイズ耐性もまだ不十分。そこで、十分なノイズ耐性能力を持ったまま量子ビット数を増やす技術を開発するためのプロジェクトがアメリカ・オランダ・オーストラリア・中国などで進んでいる。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

日本でも、「ゲート方式」で十分なノイズ耐性と大規模化の両立を目標に掲げるERATOが先月発足しました。私も関係者です。 先に挙げたアメリカ・オランダ・オーストラリア・中国に加えて、スイス・デンマークと比べても日本は遅れているので、かなりハードルの高い目標と思います。 twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

先の記事にある「レーザーネットワーク方式」について詳しくないので①・②・③のどれに分類されるのか断定できないのですが、詳しい方いたら教えてください。 私が聞いた範囲では②ではあるが③ではないように思いました。いかがでしょうか？ twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

ちなみに先日の「量子コンピュータを実用性で超えるデバイスを開発した」という富士通の発表は、万能型との比較ではなく、量子アニーリングマシンと比較した話です。図や注釈には明記してありますが、誤解を招きやすいですね。 pr.fujitsu.com/jp/news/2016/1… twitter.com/takasugioioi/s…

TSugiyama @tknrsgym

個人的には、量子アニーリングマシンよりも高性能な古典デバイスを「量子コンピュータよりも高性能」と宣伝するのは止めていただきたい。量子アニーリングマシンは現状②にとどまっており③ではないので。 「ゲート方式は比較するまでもなく実用には程遠いよね」という意見は真摯に受け止めます。 twitter.com/takasugioioi/s…

Quantum Physics View @QuantumPhysView

D-Wave Claims Leap in Quantum Computing, Researchers Skeptical - Bloomberg dlvr.it/MTfgbZ

Keisuke Fujii @fgksk

RT: Most importantly, D-Wave’s system is not a general quantum computer, meaning it can’t solve any type of mathematical problem.

Keisuke Fujii @fgksk

(続) Instead, it is useful for solving what are known as optimization problems.

Keisuke Fujii @fgksk

日本ではしばしば、上位互換である万能量子コンピュータの方がアプリケーションがないとか言ってディスられる意味不明な状況なんだけどね。

Keisuke Fujii @fgksk

そして、万能じゃない量子コンピュータを「量子コンピュータ」と名乗るもんだから、「量子コンピュータを実用性で超える（ここでは量子コンピュータは〜〜を意味する）」とか意味不明なタイトルのプレスがでてくる。

Keisuke Fujii @fgksk

なんでもかんでも量子コンピュータと呼ぶのはいいけど、きちっとどういうセンスで量子コンピュータと言っているのか研究者なら定義してほしいよね。