非平衡量子統計力学理論、条件を外れても成立：量子アニーリング装置で検証

東京工業大学らによる共同研究グループは、D-Wave Systems製の量子アニーリング装置を用いて量子シミュレーションを実行し、磁性体の非平衡量子統計力学理論が、その成立条件を外れても成立していることを発見した。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

欠陥数の時間的変化を数百時間にわたり検証

　東京工業大学の西森秀稔特任教授らによる共同研究グループは2020年9月、D-Wave Systems製の量子アニーリング装置を用いて量子シミュレーションを実行し、磁性体の非平衡量子統計力学理論が、その成立条件を外れても成立していることを発見した。

　研究グループは今回、量子アニーリング装置「D-Wave 2000Q」上に、1次元横磁場イジング模型と呼ばれる磁性体を模擬的に実装した。その上で、この中に生じる欠陥の数に関する理論（キブル・ズーレック機構）を検証した。

原子スケールの微小磁石（青や黄色）の向きが変わる部分（赤の矢印）が欠陥 出典：東京工業大学

　実験では、欠陥数の時間的変化を数百時間にわたって詳細に検証した。この結果、量子ビットが理想的な状況とは異なる動作をしていると仮定しなければ説明できないデータが得られたという。

　さらに、欠陥数の統計分布も詳細に解析した。これにより、理想的な動作をする量子ビットを前提とした非平衡量子統計力学理論の予測が、実際は理想的な状況とは異なる動作を行う量子ビットでも成立することが分かった。これは、理想的な条件で導き出された理論が、その適用限界を超えた場合も成立することを、量子コンピュータを用いて示した初めての事例だという。

欠陥数の統計量に関する理論値が実験データと整合 出典：東京工業大学