PasqalとKipu Quantumは、中性原子プロセッサ上でのアナログ反断熱量子計算（ACQC）の実験的実装を示す研究をnpj Unconventional Computingに発表しました。この研究は、グラフ内の隣接しないノードの最大部分集合を特定する組合せ最適化タスクである最大独立集合（MIS）問題にACQCを適用しています。この手法は、標準的な断熱プロトコルよりも迅速に量子進化を駆動するため、ハードウェア固有の制御波形を利用しています。実験は最大100量子ビットを特徴とするシステムで実施され、限られたコヒーレンス時間の存在下における実行時間と解の品質とのトレードオフに特に取り組んでいます。
ACQCプロトコルは、有限時間の断熱進化中に通常発生する非断熱遷移に対処します。基底リュードベリハミルトニアンの断熱ゲージポテンシャルを解析的に計算することで、研究者たちはラビ周波数、デチューニング、位相パラメータの反断熱補正を導出しました。離散ゲートシーケンスと深い回路を必要とするデジタル実装とは異なり、このアナログアプローチはレーザーパラメータの連続制御を利用します。補正は、エネルギー固有状態間の遷移を抑制するよう設計されており、追加の多体項や集中的な古典最適化ループを必要とせずに、高速クエンチ領域でシステムが基底状態により近い状態を維持できるようにします。
線形および滑らかな断熱プロトコルとのベンチマークでは、ACQC手法の収束速度が3倍向上することが示されました。1マイクロ秒の進化領域において、15ノードグラフの近似比は線形スケジュールでの0.867からACQCを使用した0.944に改善されました。100ノードのAquilaプロセッサでのより大規模なインスタンスでは、ACQCプロトコルは短い進化時間において滑らかな断熱スケジュールと比較して約6%から8%の性能上の優位性を維持しました。報告された実験データによると、正確なMIS解を特定する頻度である成功確率は、特定の1マイクロ秒の進化シナリオにおいて27.8%から60.0%に増加しました。
MIS問題へのACQCの応用は、ネットワークの復元力、物流スケジューリング、リソース配分などの産業タスクに対応します。このプロトコルはネイティブなハードウェアパラメータに依存しているため、PasqalのOrion AlphaやQuEraのAquilaデバイスを含む既存の中性原子プラットフォームと互換性があります。この研究は、これらのハードウェア固有の制御戦略が、近未来のアナログプロセッサの性能を向上させる道筋を提供することを示しています。結果は、ACQCが局所的なデチューニングと単一量子ビットアドレス指定機能を持つ将来のシステムに拡張可能であり、デジタル・アナログハイブリッド計算のためのより広範なハミルトニアンのクラスをサポートできることを示唆しています。
完全な数学的導出と実験性能データについては、npj Unconventional Computingに掲載された査読済み論文および研究チームからの技術要約を参照してください。
2026年3月18日
