今や，量子コンピューターという言葉を，新聞や雑誌で見ない日はないくらいである。グーグルやIBMといった名だたるIT企業や各国の研究機関が量子コンピューターの開発にしのぎを削り，我が国でも理化学研究所の量子コンピュータ研究センターを中心に参戦している。今ではクラウドで量子コンピューターの実機をプログラムし，計算結果を受け取ることもできるようになった。そんなニュースを見聞きしていると，量子コンピューターはすでに実現し，明日にでも生活に使える時代になったと思うかもしれない。しかしながら，量子コンピューターの一大ブームとも言える現在の状況は，私を含めこの分野の研究者たちにとっては予想外であった。実のところ，つい5年前くらいまで私たちは，この段階の量子コンピューターがここまで広く話題になるとは想像もしていなかった。
理由は，現在実現している量子コンピューターは，実用的な問題を解くという点では，いまだスーパーコンピューターに勝てていないからだ。こう言うと，もう3年も前にグーグルの量子コンピューターが世界最速のスパコンを打ち負かしたではないか，と思う人もいるだろう。それはその通りだが，あれは量子コンピューターにとって圧倒的な有利な，特殊な問題を計算させる競争であった。新材料の機能予測や機械学習といった皆が量子コンピューターに期待している計算は，今もスパコンのほうがはるかに速い。
計算途中でエラーが起きる
一体なぜだろうか。それは，現在の量子コンピューターの基本素子である量子ビットにノイズが生じ，一定の確率で計算中にエラーが起きてしまうからである。量子コンピューターに限らず，コンピューターは一般に，基本素子の状態変化（これを計算のステップと呼ぶ）を何万回，何十万回と繰り返すことによって計算を進める。ところが量子コンピューターにおいては現在の最高性能の量子ビットであっても，数千回に1回程度はエラーを起こす。
続きは日経サイエンス2022年8月号にて
著者
藤井啓祐（ふじい・けいすけ）
大阪大学基礎工学研究科教授。理化学研究所量子コンピュータ研究センター量子計算理論研究チームリーダー。専門は量子コンピューティングの理論，特に量子誤り訂正，量子計算複雑性，量子機械学習。著書に『驚異の量子コンピュータ』（岩波書店）がある。
関連記事
「特集 量子超越」，古田彩，御手洗光祐，日経サイエンス2020年2月号。
「特集 時空の起源」，A. ベッカー，細谷暁夫，古田彩，日経サイエンス2022年6月号。