対称性による量子測定アルゴリズムの加速を発見

－誤り耐性量子シミュレーションの実用化に向けて－

2026/02/27
東京大学
大阪大学
慶應義塾大学

発表のポイント

量子コンピュータの計算対象となる分子や物質の対称性を組み込むことで、測定を効率化する量子アルゴリズムを開発しました。
本提案手法は、量子力学的な限界に迫る高精度性と、多数の物理量測定の並列性を兼ね備えていることから、物性物理学・量子化学分野における重要な実用問題に適用すれば、あらゆる既存手法を上回る高精度測定が、効率的に実行できることを示しました。
本研究成果は、量子コンピュータを通じた量子多体系の現象理解を、より高精度かつ効率的に進める基盤技術となることが期待されます。

東京大学大学院工学系研究科の小泉 勇樹 大学院生、同大学素粒子物理国際研究センターの吉岡 信行 准教授、慶應義塾大学大学院理工学研究科の和田 凱渡 大学院生、大阪大学量子情報・量子生命研究センターの水上 渉 教授らによる研究グループは、量子コンピュータの計算対象が従う対称性を活用し、多数の物理量を効率的かつ高精度に測定する量子アルゴリズムを開発しました。これまでの測定手法においては、量子力学的な理論限界である「ハイゼンベルク限界」を達成する高精度測定が実現できても、現実的な実行コストが膨大になってしまう、という問題がありました。本研究では、測定対象となる物理量が、共通の対称性に従う場合には、計算コストを大幅に下げられることを明らかにしました。特に、量子化学や物性物理学に関する量子シミュレーションにおいて、現象理解に必要な物理量の高精度測定を、あらゆる既存手法よりも効率的に実行できることを示しました。本成果は、対称性をもつ量子系にて汎用的に適用可能であることから、量子シミュレーションを通じた現象理解を効率的に進めるための、次世代量子アルゴリズムの基盤技術となることが期待されます。 プレスリリース全文は、以下をご覧下さい。

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