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。
