量子コンピュータがスーパーコンピュータの支援を受け、過去最大規模の分子シミュレーションに成功

研究チームが2台の量子コンピュータと2台のスーパーコンピュータを組み合わせ、1万2635個の原子からなる分子のシミュレーションを行い、従来の記録を更新した。このハイブリッド手法は、創薬に関連するタンパク質とリガンドの複合体を対象としている。現在のハードウェアの制限にもかかわらず、今回の成果は実用的な量子シミュレーションに向けた大きな前進といえる。

クリーブランドクリニック、IBM、理化学研究所の研究チームは、量子コンピューティングと古典的なコンピューティングを組み合わせることで、前例のない大きさの分子をモデル化するハイブリッド手法を開発した。研究チームは、実験環境を模した水層に浸されたタンパク質とリガンドの複合体2種をシミュレートした。そのうちの1種は、従来の量子シミュレーションの記録を約40倍上回る規模である。この取り組みでは、理化学研究所とクリーブランドクリニックにあるIBMの量子コンピュータ「Heron」に加え、スーパーコンピュータ「富岳」および「Miyabi-G」を使用し、100時間以上にわたる相互の計算処理が行われた。量子ハードウェアが特定の断片の特性を処理し、スーパーコンピュータがその出力を処理する役割を担った。クリーブランドクリニックのチームメンバーであるケネス・マーツ氏は、これが長年の夢の実現だったと語った。シミュレーションの結果、一部の標準的な手法に匹敵する精度で分子エネルギーを推定できた。IBMのジェリー・チョウ氏によると、このプロセスは量子コンピュータの支援がない場合よりも高速であったという。チョウ氏はこれを量子技術の可能性を押し広げる第一歩とし、「何ができるかの限界を追求する気運が高まっている」と述べた。ピッツバーグ大学の劉峻宇(Junyu Liu)氏は、今回の規模を「純粋に印象的」と称賛し、現在のハードウェアにおいて実用的な一歩であると強調した。同氏は、この手法がエラー訂正機能が実現する前の段階でも量子コンピュータを有用なものにする可能性があると指摘する一方で、量子超越性の数学的な証明には至っていないとも述べた。この研究成果はarXiv:2605.01138で公開されている。

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