科学者たちは、先進的な量子コンピュータでさえ特定のエキゾチックな量子物質の相を特定できない可能性を証明し、これを「悪夢のシナリオ」と表現した。この発見は、量子コンピューティングの約束にもかかわらず潜在的な境界を示すものである。CaltechのThomas Schusterが主導した研究は、量子情報科学を物理学の基礎と結びつける。
量子コンピュータは古典的な機械よりも複雑な問題をより速く解決することを約束しているが、新しい研究はそれらが劇的に失敗する可能性のあるシナリオを明らかにした。カリフォルニア工科大学のThomas Schusterと彼の同僚たちは、量子コンピュータが量子状態の測定を受け取り、その相を決定する必要があるタスクを数学的に分析した。水のような日常的な材料では、固体や液体などの相を区別するのは簡単である。しかし、エキゾチックな量子相——氷と水の親戚で、「トポロジカル」相を含むもので異常な電流を持つもの——では、計算が不可能なほど要求が高くなる。
チームは、これらの場合、量子コンピュータが計算を完了するために数十億年または兆年を必要とする可能性を証明した。これは、装置を永劫に稼働させる実験に似ている。Schusterはこれを「現れたら非常に悪い悪夢のシナリオ」と表現し、「おそらく現れないが、よりよく理解すべきだ」と述べた。彼は、そのような相は材料や量子デバイスを使った現実世界の実験では起こりにくいと強調し、この仕事を実用的障害ではなく量子計算理論のギャップの診断として位置づけている。
シカゴ大学のBill Feffermanは、これをより広範な洞察として見なす：「これは計算の限界全体について何かを示唆しているかもしれない。特定の特定のタスクで劇的な速度向上を達成したとしても、効率的な量子コンピュータでさえ扱えないほど難しいタスクが常に存在する。」この研究は、暗号化に使用される量子情報科学と物質の核心物理学を橋渡しし、両分野を進展させる可能性がある。将来的には、研究者たちはよりエネルギッシュで励起された量子相を調べる予定で、これらはさらに大きな計算的課題を提示する。
結果はarXivのプリプリントで詳述されている（DOI: 10.48550/arXiv.2510.08503）。