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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3］これが量子アニーリングの正体だ （2/2）

2014/05/21
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.34-35
（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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　なぜD-Waveで量子アニーリングを行う方が、古典力学を使うシミュレーテッドアニーリング（SA）よりも良い解が得られるのか（図2）。図2は量子アニーリングとSAの違いを数学的に説明したものだ。両者ともスピンの向きの組み合わせ（配列）を変数、エネルギーの大小を結果とする関数において、エネルギーを最小にする「基底状態」を探索する問題となる。
「量子トンネリング」で答えに近づく
図2●D-Waveの量子アニーリングで発生している量子効果の概念
[画像のクリックで拡大表示]

解が高速に得られる理由

　SAはグラフ上の任意の地点から出発して、エネルギーが小さくなる方向を探索していく。ただし、このグラフには谷や山がいくつもある。探索のゴールは一番深い谷である「基底状態」だが、小さな谷である「局所最適解」にはまってしまう恐れがある。そこでSAでは、探索に「熱揺らぎ」を加えて「山」を乗り越えさせる。そうするとある確率で、探索が基底状態に達する。
　一方の量子アニーリングでは、グラフ上の全ての地点に対する探索を同時に始める。もし探索が小さな谷にはまったとしても、「量子トンネリング」という量子力学の現象によって、探索は基底状態へと突き抜けていく。これによって高速に解が得られる。

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