Googleが量子コンピューターでスパコンの1万3000倍高速な計算に成功、量子コンピューターが従来型コンピューターを超越することを実証する初の検証可能な成果

Googleが量子コンピューター用チップ「Willow」を用いて従来型コンピューターの1万3000倍の速度での計算に成功したことを発表しました。量子コンピューターの高速演算性能を示す研究成果はこれまでにも存在していましたが、今回の成果は「検証可能な量子優位性」を示す初の事例としてアピールされています。なお、研究成果はNatureにも掲載されています。

Observation of constructive interference at the edge of quantum ergodicity | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09526-6

The Quantum Echoes algorithm breakthrough
https://blog.google/technology/research/quantum-echoes-willow-verifiable-quantum-advantage/

A verifiable quantum advantage
https://research.google/blog/a-verifiable-quantum-advantage/

Googleは量子コンピューターの実用化に向けた研究を長年続けており、2019年には「世界最速のスーパーコンピューターでも1万年かかる計算問題を3分20秒で解くことができる量子コンピューター」の開発に成功しました。ただし、2019年の成果はランダム回路サンプリングと呼ばれる手法を用いたもので、「異なるマシンでは異なる計算結果が出力される」という大きな問題を抱えていました。

Googleが1万年かかる計算問題を3分20秒で解き終える量子コンピューターを完成させる - GIGAZINE

その後、Googleは2024年には105個の量子ビットを搭載した量子チップ「Willow」を発表しました。Willowは理論的には「スーパーコンピューターで10の25乗年かかる計算を5分で実行できる」という性能を備えており、Willowの演算性能の実証に向けて研究が続けられていました。

スパコンで10の25乗年もかかる計算をわずか5分で実行できる量子チップ「Willow」をGoogleが発表 - GIGAZINE

そして、Googleは2025年10月22日に「Willowを用いて検証可能な量子優位性を実現した」という研究成果を発表しました。この研究ではWillowを用いて従来型コンピューターが苦手とする量子カオス系のシミュレーションに取り組み、「量子エコー」と呼ばれる新開発のアルゴリズムを用いることで世界最速の従来型コンピューターと比べて1万3000倍高速な計算に成功したことが示されています。

今回の研究で開発されたアルゴリズムを用いることで、他の量子コンピューターでも同一の答えを得ることが可能です。これにより、「異なるマシンでは異なる計算結果が出力される」という既存の量子コンピューターの弱点を克服し、量子コンピューターの実用化に向けて一歩前進することとなりました。

なお、Googleは量子コンピューターの実用化に向けたロードマップを策定しており、記事作成時点ではロードマップの第3段階である「長寿命量子ビットの実現」に向けて研究を進めています。