Quantinuumの量子コンピュータは、古典的手法では原理的に勝利不可能なゲームにおいて、あらゆる古典的戦略を凌駕した。これは推測ではなく、数学的に証明されている。
英国Quantinuumのマルチェロ・ベネデッティとハリー・ブーフマンが率いるチームは、complement samplingに基づいたゲームを開発した。問題の考えられるすべての解は、密かにAとBの2つの等しいグループに分けられる。コンピュータにはグループAの解が与えられ、グループBの解を出すよう求められる。古典的なマシンは、与えられた解を除外することしかできず、残りの解がどのように分布しているかを知る由もないため、選択肢が増えるにつれて課題は指数関数的に困難になる。
量子コンピュータは、すべての選択肢が同時に存在する状態である重ね合わせの中に集合A全体を保持し、特殊な「スワッパー」回路を用いてそれを直接補集合へと変換した後、グループBの解を測定する。ここでの古典的な性能の限界は、計算量に関する未証明の仮説に頼ることなく、厳密に数学的に証明されている。
実験はQuantinuum社のイオン量子プロセッサH2を用いて行われた。55量子ビットまでスケールアップされた数千の回路が使用された。実機のノイズにもかかわらず、量子システムは考えうる最善の古典的結果を安定して上回り、その差は問題の規模とともに指数関数的に拡大した。これは理論的予測と正確に一致した。
ベルの不等式のテストとは異なり、この手法は効率的に検証可能であり、未証明の仮定に依存せず、規模を拡大しても優位性を維持する。通常、量子超越性の実証を妨げるノイズも、ここでは障害にならなかった。むしろ、優位性は強まるばかりであった。
研究結果は2026年にNature Communicationsで発表された。これは、量子コンピュータの成長に伴う信頼性の高い検証や、量子通信チャネルを介して物理的に離れた量子システム間でデータを交換する将来の実験への道を開くものである。
これは、量子計算が単に高速であるだけでなく、厳密に定義された課題において、古典計算では原理的に到達不可能な領域にあることを示している。
