Quantinuumは、JPMorganChase、アルゴンヌ国立研究所、オークリッジ国立研究所、テキサス大学オースチン校と共同で、商用量子コンピュータを使用した認証済み量子乱数生成という量子コンピューティングにおける重要な節目を発表しました。Natureに掲載された研究結果は、消費する以上の乱数を生成し、古典的な方法では達成できない認証済み乱数拡張プロトコルの初めての実装を実証しています。このプロトコルは、元々量子超越性のベンチマークとして提案されたランダム回路サンプリング（RCS）を実用的な暗号化ツールに変換し、安全で検証可能なエントロピー生成における長年の課題に対処しています。
実験では、QuantinuumのH2量子プロセッサを使用しました。これは高忠実度のゲートと全量子ビット間の接続性を備えた56量子ビットのイオントラップ方式のシステムです。リモートユーザーは装置にチャレンジ量子回路を送信し、指定された2.5秒の待ち時間内にサンプルを受け取りました。量子起源を確認するため、同じ回路を世界最強のスーパーコンピュータであるDOEのFrontierを使用した古典的シミュレーションと比較しました。検証により、ハードウェアの侵害やなりすまし試行を含む敵対的条件下でも、少なくとも71,313ビットのエントロピーが予測不可能であることが数学的に証明されました。
古典的システムは量子力学の本質的なランダム性を欠いており、通常は拡張性や検証可能性が限られた物理的エントロピー源に依存しています。対照的に、量子システムは本質的に非決定論的な振る舞いを示します。Quantinuumの実装では、返された量子サンプルと期待される回路出力を相関させるクロスエントロピーベンチマーキングを使用しています。ベンチマークスコアが特定の閾値を超え、待ち時間制限内に返された場合、古典的ななりすましは不可能となり、乱数の量子認証された性質が確立されます。
検証されたエントロピーは、暗号化、差分プライバシー、安全なマルチパーティ計算、シミュレーションなどのアプリケーションをサポートできます。特筆すべきは、このシステムが量子ハードウェアへの信頼を必要とせずに乱数認証を実現している点です。これはクラウドベースの展開において重要な特徴です。この共同研究は、複数のエクサFLOP規模のスーパーコンピュータの計算能力を組み合わせ、量子古典統合ワークフローを実証しています。
Quantinuumは2025年後半に、少なくとも50の論理量子ビットをサポートする今後のHeliosプラットフォームを含む、成長する量子サイバーセキュリティスイートの一部として、この認証済み乱数プロトコルを商用化する予定です。この結果は、古典的能力を超える量子コンピューティングの実用的な応用を実証し、検証可能なエントロピーがミッションクリティカルな分野における理論的有用性から実践的価値への移行を確認するものです。また、この共同研究は、金融分野とその他の分野における量子技術の発展に対するJPMorganChaseの長年のコミットメントを強化するものです。
2025年3月27日
