クワントムの「前例のない精度」は、水分子を利用して動作する

今朝、広まったプレスリリースには、量子コンピュータ上で「前例のない精度」を実現したという内容が含まれていました。つまり、実際の量子コンピュータを用いて、量子化学に関する計算を行った結果、元の結果よりも30～50倍の精度が得られたというわけです。しかし、実際にどのような研究が行われたのか、また誰が参加していたのかを読むと、その「マーケティング的な言い訳」の意味が明らかになります。実際には、水分子のポテンシャルエネルギー曲面を計算していたのです。水素2原子と酸素1原子から成るもので、これは化学における「ハロウ・ワールド」とも言えるものです。この高精度な結果は、新しいハードウェアによるものではなく、結果からノイズを除去するソフトウェア層によるものでした。

これら2つのグループは、イスラエルの民間企業であるQedmaという、エラーを軽減する技術を提供する会社です。HQC2は、デンマークの大学による学術コンソーシアムです。この区別――もしこのことがうまくいったら、誰が利益を得るのか――という点は、ニュースの見出しには記載されていない。そして、これが量子株を持っている人にとってどういう意味を持つかを決定するのだ。

「前例のない精度」というのは、実際には本当に厳しいことです。

今日の量子プロセッサは、ロードマップに記載されているようなエラー修正可能な装置ではありません。それらはノイズを含んだ中規模レベルのデバイスであり、計算が複雑になるとその出力が信頼できなくなります。エラー軽減はソフトウェアによる対処法です。ハードウェアが安定するのを待つ代わりに、QESEMというQedmaの製品を使って、統計的にノイズの影響を除去します。これにより、量子ビットを追加することなく実行できます。水分子に関する研究においても、IBMのアハーンプロセッサを使用し、QESEMを利用して実行した結果、同じ実行を行わない場合と比べて、精度が30〜50倍高くなったという。.

その30～50倍の数値は実際に存在し、データとして重視する価値がある。しかし、分母にも注意が必要だ。この比較は、ノイズの多い化学回路における生の出力に対して行われている。つまり、ほとんど役に立たない状態から何か利用可能なものに変えることが、この製品の目的である。エラー軽減の目的も、まさにこれを目指しているのだ。発表文には「量子計算において、非常に高い精度」という表現があるが、これは量子マシンの場合の精度であり、計算化学者が求める精度ではない。そして、その精度は、標準的な練習用の分子レベルでのものである。

しかし、これらのことが仕事を簡単にするわけではありません。変分化学計算がノイズの多いハードウェア上でも収束するようになり、精度が求められるほど正確になっていくというのは、本当のエンジニアリングです。重要なのは、5年間にわたるベンチマーク問題におけるこの成果が、実際の概念の証明に過ぎず、経済的な成果ではないということです。

この話は、以前にも起こったことがある。

1分子レベルの精度を重視する理由は、その主張が属する分野――「ノイズの多いNISQマシンが古典的な方法を上回ったり同等になることでエラーを軽減できる」という点――が、古典的な基準が徐々に追いつくという実績があるからです。2023年、IBMはNature誌に論文を発表しました。127量子ビットのプロセッサを搭載し、このプロセッサと密接に関連するエラー抑制技術を用いることで、古典的なスーパーコンピュータができる範囲を超える成果を達成した。独立したチームたちが、特に…ティンダルらとベグシッチら効率的な古典的テンソルネットワークシミュレーションによってその結果が再現されました。つまり、マシンは依然として機能していましたが、「古典的な枠組みを超えた」ものは、調整された古典的アルゴリズムとの接続後には機能しなくなったのです。

このパターンはリアルタイムで繰り返されています。このリリースの数日前に、IBMとシカゴ大学は、70量子ビットを用いた「量子優位性」を持つ計算機能を、信頼性のある認証を受けていると発表しました。数日以内に…独立したチームが、37分で典型的な結果に到達したと報じられている。この状況は、量子的な結果が偽物だというわけではありません。単に、クラシカルな側面からの報告によれば、その数値は毎回上昇していくのです。ですから、プレスリリースにおいて、コストよりも正確性が重視されている場合、それはこのロードマップが進んでいる証拠であると解釈できます。つまり、誰かが経済的な側面を理解しているという証拠ではないのです。

実際にそのお金がどこにあるか

投資家の問題は、ここで主役となるものが株式ではないということです。Qedmaはプライベート企業であり、何者かによって支援されているのです。IBM自身も参加した2600万ドルのシリーズA資金調達小売投資家がこの目標に到達する唯一の方法は、Quantinuumといったパートナー企業を通じて、あるいはその企業から報酬を受け取ることです。7月に、Qedmaのソフトウェアをプラットフォームに統合した。そして、ハードウェアを運営するIBMは、株式保有も持っています。7月に行われた別の研究では、Qedmaと共に、エラーを修正した「量子優位性」が存在すると報告されています。.

そして、そうした公的な表現の場で、目標達成と金銭との間の乖離が明らかになってくるのです。クアンティヌエムは、6月にナスダクに上場し、QNTとなった。50ドル近くの価格で取引されているが、これは52週間の低値に近く、60ドルで公開された時点から約16％下回っている。市場価値は約130億ドルであり、売上高に対する価格比は約580倍である。Quantum Complexも同じような形状をしているが、D-WaveのQBTSの場合は売上高に対する価格比が約525倍である。この部門全体が、夏の間に約5分の1程度縮小しました。投資家たちは、そのギャップを正確に再評価しているのです。水分子でさえも、正確であっても、580倍もの収益率を実現するには何の役にも立ちません。

正直な結論としては、これは短期的なエラー軽減投資の必要性を裏付ける重要な出来事です。また、価格が実際の経済状況よりもどれだけ高くなっているかを示す証拠でもあります。まだ起こっていないことが実際に起こったときには、これが重要な証拠となります——例えば、Qedmaが市場に上場することなどです。このセクターは、量子型IPOの波の中に位置している。あるいは、水分子が縮小し、その人々のハードウェア上で収益に変わるという結果を軽減するものです。そのような状況が起こらない限り、「前例のない精度」というタイトルは、化学の最も小さな問題に対する慎重に管理された実証的な成果を指すだけであり、ビジネスとは関係ありません。