Claudeが量子回路を設計、演算数を最大17分の1に

Anthropicは10月16日、Claude Mythos 5を使い、既存の研究より効率的な量子回路を設計したと発表しました。研究チームが自然言語で計算の仕様を与え、Claudeが回路の提案と改善を繰り返すことで、必要な量子ビット数や演算数を削減しました。

量子回路とは、量子コンピューターで計算を行うための操作の組み合わせです。今回の研究では、化学、最適化、物理シミュレーション、数論などに使う8種類の基本的な計算を対象にしました。

論文によると、8課題のうち7課題で、従来の最良の設計より量子ビット数とToffoliゲート数の両方を減らしました。量子ビットは情報を保持する単位、Toffoliゲートは計算に使う基本操作の一つで、どちらも回路の実行コストに関わります。

残る1課題でも、量子ビット数と演算数の組み合わせを改善する新しい設計を発見しました。

研究の中心は、Claudeと自動評価プログラムを組み合わせた仕組みです。Claudeが回路をコードとして作成すると、評価プログラムが正しさと必要な資源を確認し、その結果を返します。

Claudeは評価をもとに次の案を作り、改善を続けます。各試行の間に人が修正を指示しなくても、設計、検証、改良を進められる構成です。

単に回答を生成させるのではなく、外部の検証によって研究を進められる点が特徴です。

代表的な成果は、楕円曲線という数学的な構造で使う計算です。Claudeは、最初の指示と探索を広げるための少数の追加指示を受け、53時間かけて新しい方法に到達しました。

従来の最小規模の設計と比較すると、ある設計では量子ビット数が12％増える代わりに、ゲート数が17分の1になりました。すべての資源が一律に17分の1になったわけではありません。

論文では、この成果を「可逆性」の扱いを変えた新しい計算構造として説明しています。量子計算には、途中の情報を通常のプログラムのように自由に消せない制約があり、その処理方法を見直すことで効率を改善しました。

今回の発表は、量子コンピューターのハードウェアを新しく作ったというものではなく、そこで動かす回路の設計を改善した研究です。実機で計算全体が17倍高速になったという結果とは区別する必要があります。

必要な資源を減らせれば、将来の量子コンピューターで実行できる計算の範囲が広がる可能性があります。一方、実用化には計算中の誤りへの対処や、ハードウェアの制御なども必要です。

研究論文は10月15日にarXivへ投稿されています。新しい一般向け量子計算サービスの提供開始や、専用機能の料金を発表したものではありません。

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出典：Anthropicの公式研究発表、公開論文。