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量子物理学：5000キュービットのプログラム可能なスピングラスにおける量子臨界ダイナミクス
Nature 617, 7959 doi: 10.1038/s41586-023-05867-2
不規則合金の実験から、スピングラスは、量子ゆらぎのアニーリングによって、従来の熱アニーリングより急速に低エネルギー状態にできることが示唆されている。スピングラスは典型的な計算テストベッドとして重要であるため、プログラム可能な系においてこの現象を再現することは、いまだに量子最適化における中心的な課題となっている。今回我々は、超伝導量子アニーラーを用いて、数千のキュービットで量子臨界スピングラスダイナミックスを実現することによって、この目標を達成した。我々はまず、量子アニーリングと、小規模のスピングラスにおけるシュレーディンガー方程式の時間発展が、定量的に一致することを実証した。次に、多体量子ダイナミクスの古典的なシミュレーションが困難な数千のキュービットで、三次元スピングラスのダイナミクスを測定した。我々は、量子アニーリングと、類似したモンテカルロアルゴリズムによるよりゆっくりとした確率的ダイナミクスを明確に区別する臨界指数を導出することで、大規模量子シミュレーションとエネルギー最適化におけるスケーリングの優位性の理論的裏付けと実験的裏付けを得ている。
