Google Quantum AIの研究者たちは、Willow量子コンピュータが核磁気共鳴分光法を強化して分子構造を明らかにする方法をデモンストレーションした。この手法はQuantum Echoesと呼ばれ、量子ビットの摂動を使用して分子解析を模倣する。有望だが、古典的手法に対する明確な優位性はまだ示されていない。
Google Quantum AIのWillow量子コンピュータは、103個の量子ビットを備え、核磁気共鳴（NMR）分光法のデータを解釈するために用いられた。これは化学と生物学で分子構造を決定するための重要なツールである。Hartmut Nevenが率いるチームは、Quantum Echoesという名前のプロトコルを開発し、これはバタフライ効果の量子アナログに基づく。プロセスでは、研究者たちは量子ビットに操作のシーケンスを適用し、特定の量子ビットを「量子バタフライ」として摂動し、シーケンスを逆転させ、次にシステムの量子特性を測定して全体についての情報を抽出する。
このアプローチは、NMRが分子に電磁的摂動を加えて原子位置をマッピングするものを模倣し、遠くの原子を観察するための「より長い分子定規」を潜在的に作成する。チームメンバーのTom O’Brienは、「より長い分子定規を構築している」と説明した。量子手法は2つの量子コンピュータで再現可能であり、Willowの改善されたハードウェアによる低いエラー率によって支援された。しかし、2つの有機分子に対しては最大15個の量子ビットしか使用されず、結果は古典コンピュータで再現可能であった。チームは、類似の計算にスーパーコンピュータが13,000倍長い時間を要すると推定するが、デモンストレーションはまだ予備的であり、査読付きの形で未発表である。
専門家たちは賛否両論の意見を述べた。HQS Quantum SimulationsのKeith Fratusは、NMRと量子コンピューティングの重要なつながりだと称賛したが、専門的な生物学的調査に限定されると指摘した。ニューヨーク大学のDries Selsは、複雑なNMRプロトコルの量子シミュレーションを進展させ、産業例が少ないにもかかわらず動機付けになると述べた。King’s College LondonのCurt von Keyserlingkは実験的な偉業を称賛したが、その広範な有用性を疑問視し、古典的手法が競合可能であり、主に基礎的な量子物理学研究への魅力にあると示唆した。量子ビットの性能が向上するにつれ、O’Brienはより大きな分子への広範な応用を期待する。この仕事はNatureに掲載されている（DOI: 10.1038/s41586-025-09526-6）。