量子コンピューターに足りないものは2つ、量子ビットと時間です。現在の装置の量子ビットは数百から数千にすぎず、しかも壊れやすいため、実用的な量子計算に向けた進歩の多くは、ハードウェアではなく、アルゴリズムを動かす回路の設計し直しから生まれてきました。Anthropicは、Claude Mythos 5がその設計し直しの一部を自力でこなせるようになり、試験では公表済みの最良の設計を上回ったと報告しています。
仕組みは閉じたループです。Claudeは回路が計算すべき内容を普通の言葉で記した指示を受け取り、設計をコードとして書き、正しさの確認と、使った量子ビットとゲートの数に応じた得点を受け取ります。各回の間に人は介入しません。化学、最適化、量子シミュレーション、数論、数値計算で使われる8つの基本部品のすべてで、公表済みの最良の版より量子ビットもゲートも少ない設計を見つけたとAnthropicは述べています。向上は微調整ではなく新しい構造から生まれました。たとえば硫化鉄の分子をシミュレートする際、Claudeは分子の対称性により、一部の結果を一度計算すれば使い回せることに気づきました。
際立つ成果が2つあります。楕円曲線の点加算は標準的なベンチマークであり、楕円曲線暗号に対する量子攻撃の中核をなす処理です。Claudeは1段落の指示から53時間取り組み、モジュラー逆元を求める古典的な手法divstepsを応用しました。この手法は分岐ごとの記録を残す必要があるため、実用的な量子回路にはならないとされてきましたが、Claudeはその記 録を数値そのものから推定する方法を見つけました。こうして得られた回路群の1つは、これまでで最も小さい設計より量子ビットが12%多い一方、ゲートは17分の1で済みます。式は大規模なシミュレーションで確かめたうえでLeanで形式化されました。最適化アルゴリズムである復号量子干渉法では、デコーダーのゲート数をGoogleの従来の構成の12分の1に減らしました。
背景を知ると分かりやすくなります。細菌が窒素を固定する酵素の中核FeMocoのシミュレーションに必要なゲート数の見積もりは、アルゴリズムの進歩によってすでに2017年の約50兆から約3億4,000万にまで減っています。回路の自動探索はこの種の作業を速めうるもので、点加算の成果は、化学に役立つ同じ進歩が、将来の装置で今日の暗号を破るコストも下げることを思い出させます。
注意すべきは、これがAnthropic自身による報告だという点です。設計の一部はLeanによる証明に、ほかはシミュレーションに裏付けられていますが、どれも量子ハードウェアでは動かしていません。必要な規模のハードウェアはまだ存在しないからです。Anthropicは、Claudeは促されるまで慣れた手法を好む傾向があったこと、回路設計は誤り訂正や制御用のハードウェアと並ぶ、動く量子コンピューターの一部品にすぎないことも記しています。最も重要になるのは、量子研究者による独立した検証です。