量子コンピューターの進歩につながるシミュレーションソフトウェアを開発(Software advance could aid quantum progress)

2026-10-14 エディンバラ大学

英国エディンバラ大学とEPCCを中心とする研究チームは、光を利用する量子コンピューターの動作を古典コンピューター上で模擬するための、新しい高効率アルゴリズムを開発した。この手法は、従来、世界有数のスーパーコンピューター級の計算資源を必要としていた「ガウス・ボソンサンプリング」のシミュレーションを、従来必要だった計算資源の約5%で実行できるようにする。実験では、このアルゴリズムを用いた古典コンピューターが、現在の一部の量子デバイスと同等、あるいはそれを上回るシミュレーション能力を示した。量子コンピューターは将来、高度な計算能力を発揮すると期待される一方、現在の装置は規模や計算誤りに課題がある。新手法によって量子デバイスの動作や限界を、より低コストで詳細に検証できれば、装置の設計改善や信頼性向上に役立つ。研究チームは今後、同じ計算資源でさらに大規模なシミュレーションを実行できるよう、アルゴリズムの拡張を進める。

<関連情報>

A fast and frugal Gaussian boson sampling emulator 高速かつ低消費電力のガウスボソンサンプリングエミュレータ

Tom Dodd, Javier Martínez-Cifuentes, Oliver Thomson Brown, Nicolás Quesada, and Raúl García-Patrón
Science Advances  Published:14 Oct 2026
DOU:https://doi.org/10.1126/sciadv.aef8431

量子コンピューターの進歩につながるシミュレーションソフトウェアを開発(Software advance could aid quantum progress)

Abstract

Classical algorithms have successfully reproduced expectation values of observables for certain quantum circuits using off-the-shelf computing resources; however, matching the performance of the most advanced quantum devices on sampling problems typically incurs extreme memory and computational costs, restricting such simulations to only a handful of supercomputers worldwide. In this work, we demonstrate a classical simulation outperforming Gaussian boson sampling experiments of 100 modes on established benchmark tests using a single central processing unit (CPU) or graphics processing unit (GPU). Being embarrassingly parallelizable, a small number of CPUs or GPUs allows us to match previous sampling rates that required more than 100 GPUs. We believe that algorithmic and implementation improvements have the potential to generalize our tools to photocounting and pseudo–photon number–resolving scenarios and larger system sizes. Last, most of the innovations in our tools remain valid for generic probability distributions over binary variables, rendering them potentially applicable to the simulation of qubit-based sampling problems and creating classical surrogates for classical-quantum algorithms.

1602ソフトウェア工学
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