サイモンズ財団フラティロン研究所の計算量子物理学センター(CCQ)の物理学者たちは、ボストン大学との共同研究により、量子コンピュータなしでは不可能とされていた複雑な三次元量子動力学のシミュレーションに成功した古典アルゴリズムを開発した。[Science](https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx2728)に掲載されたこの研究は、2025年3月にD-Wave Systems社の5,000量子ビットAdvantage2超伝導量子アニーリングプロセッサを利用した研究者によって報告された、注目度の高い「古典を超える」計算マイルストーンに反論するものである。数十年前のデータ圧縮技術と数学的経路探索技術を再利用し最適化することで、CCQチームは、古典的ワークステーション、そして一部の構成では標準的な市販ノートパソコンでも、高度にもつれた量子状態の進展を計算する際に最先端の精度を達成できることを証明した。
この計算上のブレークスルーは、多次元の正方格子、立方格子、ダイヤモンド格子上の無秩序スピングラスにおける横磁場イジングモデル(TFIM)内での連続時間量子動力学のシミュレーションを対象としている。2025年のD-Waveの実証は、数百の相互作用する量子ビットが量子相転移を経て急速なクエンチを受けると、系の波動関数が面積則のもつれを生成し、古典的な行列積状態アプローチのメモリと実行時間が指数関数的にスケールするという前提に依拠していた。
この指数関数的なメモリの壁を巨大な波動関数を直接保存せずに回避するため、CCQチームは、自社の高性能ソフトウェアライブラリである[ITensor](https://itensor.org/)を利用した格子特化型の三次元テンソルネットワークアーキテクチャを構築した。この数学的実装は、二段階のパイプラインを介して状態発展を処理する。
この古典的テンソルネットワークアーキテクチャの検証は、実用的な量子超越性をめぐる継続的な議論において競争力のあるベースラインを再確立するものである。ランダム回路サンプリングのような任意のタスクにおける優位性を示すのではなく、元のD-Waveプロジェクトはキブル・ズーレック普遍物理学に焦点を当てていた。これは凝縮系物質科学、最適化アルゴリズム、超伝導体の発見に直接関連する領域である。
控えめな古典的ハードウェアで数百の模擬量子ビットを含む系全体でQPUの目標精度に匹敵することにより、CCQフレームワークは、近い将来の量子アニーラーのノイズフロアと物理的精度限界をベンチマークするための即時検証プロトコルを提供する。この構造的コードフレームワークは現在、静的スピン系を超えて遍歴電子輸送モデルに対応するよう拡張されており、データ集約型シミュレーションワークロードに物理的量子プロセッサが真に必要とされる時期を学際的R&Dチームが評価するための再現可能なソフトウェア設計図を作成している。
量子動力学のブレークスルーに関する公式の機関発表を確認できます。3Dテンソルネットワークアルゴリズムの詳細を記した2026年5月のScience研究論文全文、およびD-Waveの初期量子シミュレーションマイルストーンの詳細を記した2025年3月のScience原稿を参照できます。
2026年5月22日
