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情報システム
驚愕の量子コンピュータ 日経コンピュータ

［量子コンピュータ2］宇宙一冷たい場所で動く （6/6）

2014/05/20
中田 敦＝日経コンピュータ （筆者執筆記事一覧）
出典：日経コンピュータ　2014年4月17日号 　pp.30-35
（記事は執筆時の情報に基づいており、現在では異なる場合があります）
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STEP 5：実験結果は何を意味するか？

　D-Waveマシンで実験を行うと、スピングラスのエネルギーを最小にするスピン配列が分かる。スピンの個数を「N」とすると、スピン配列の数は「2のN乗」となる（図5）。D-Waveマシンの実験結果は、「2のN乗個のスピン配列の中から、エネルギーが最小になるスピン配列を探し出した結果」と言える。
実験結果は「組み合わせ最適化問題」の解に等しい
図5●3次元イジングモデルが解いている問題の図解
[画像のクリックで拡大表示]
　このようなスピン配列を、従来型コンピュータを使った計算で探し出すのは非常に難しい。もし総当たり方式でスピン配列を探し出すとなると、その計算時間はスピンの数Nに対して2のN乗で増加する。つまり、スーパーコンピュータでも現実的な時間で解くことができなくなる。
　ところがD-Waveマシンの実験結果を見れば、計算をしなくてもエネルギーを最小にするスピン配列が分かる。つまりD-Waveマシンは、スピングラスのエネルギーを最小にするスピン配列を探すという「組み合わせ最適化問題」が解けるのだ。
　D-Waveマシンの最新モデル「D-Wave Two」は、512個のスピンを備えている。これで実現できるスピン配列は「2の512乗」だ。D-Wave Twoは理論上、2の512乗のスピン配列の中から、エネルギーが最小になるスピン配列をわずか数ミリ秒で探せる。
　スピングラスの最適配列を求める組み合わせ最適化問題以外の問題も解ける。その場合は、求めたい問題をスピングラスのスピンとスピン間の相互作用の関係にマッピングして実験を行う。例えば巡回セールスマン問題なら、巡回する都市をスピングラスのスピンに、都市間の距離をスピン間の相互作用に当てはめる。実際にはもっと複雑なマッピングを行うが、ここではイメージをつかんでほしい。実験で分かったスピングラスのエネルギーを最小にするスピン配列が、移動距離を最短とする経路の解となる。

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      （　日経コンピュータ　2014年4月17日号より　）

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