イベント企画
量子計算の現状と展望
2026/9/4(金)　9:30-12:00
【企画概要】本企画では、研究プロジェクト「基盤研究S：中規模量子コンピュータによるセキュアな分散型量子計算の基盤創出」の研究活動を中心に、量子計算の現状と展望を非専門家向けに紹介する。 近年の量子デバイスの開発における劇的な進歩の結果として、中規模量子コンピュータは次の10〜15年で利用可能になると期待される。本プロジェクトでは、中規模量子コンピュータで実現可能な、量子優位性（すなわち、量子コンピュータがスーパーコンピュータよりも速く問題を解決できること）を厳密に裏付けることにより、中規模量子コンピュータの活用方法を開拓し、10〜15年後で利用可能な量子アルゴリズムの開発を目指す。 本企画では、このような研究背景のもと、近年の主要な進展について解説する。
9:30-10:05 講演(1)　量子アルゴリズムの現状と展望
ルガル フランソワ（名古屋大学大学院多元数理科学研究科　教授）
【概要】本講演では、量子アルゴリズム研究の現状を概観し、代表的な量子アルゴリズムを紹介する。また、量子シミュレーション、最適化、機械学習、分散計算などの応用分野における最新の研究動向について解説する。さらに、量子コンピュータがどのような問題に対して量子優位性を実現できるのかという観点から、現在進めている基盤研究S「中規模量子コンピュータによるセキュアな分散型量子計算の基盤創出」の研究活動を紹介し、今後の課題と展望について議論する。
【略歴】2006年東京大学大学院情報理工学系研究科博士後期課程修了。2006年JST ERATO-SORST量子情報システムアーキテクチャ研究員。2009年東京大学大学院情報理工学系研究科特任講師。2012年東京大学大学院情報理工学系研究科特任准教授。2016年京都大学大学院情報学研究科特定准教授。2019年名古屋大学大学院多元数理科学研究科准教授、2022年教授。理論計算機科学、特に量子アルゴリズムの研究に従事。
10:05-10:40 講演(2)　エネルギー消費量に関する量子計算の優位性
山崎 隼汰（東京大学大学院情報理工学系研究科コンピュータ科学専攻　准教授）
【概要】Energy consumption in solving computational problems has been gaining growing attention as one of the key performance measures for computers. Quantum computation is known to offer advantages over classical computation in terms of various computational resources; however, proving its energy-consumption advantage has been challenging due to the lack of a theoretical foundation linking the physical concept of energy with the computer-scientific notion of complexity for quantum computation. To bridge this gap, we introduce a general framework for studying the energy consumption of quantum and classical computation, based on a computational model conventionally used for studying query complexity in computational complexity theory. Within this framework, we derive an upper bound for the achievable energy consumption of quantum computation, accounting for imperfections in implementation appearing in practice. As part of this analysis, we construct a protocol for Landauer erasure with finite precision in a finite number of steps, which constitutes a contribution of independent interest. Additionally, we develop techniques for proving a nonzero lower bound of energy consumption of classical computation, based on the energy-conservation law and Landauer's principle. Using these general bounds, we rigorously prove that quantum computation achieves an exponential energy-consumption advantage over classical computation for solving a paradigmatic computational problem: Simon's problem. Furthermore, we propose explicit criteria for experimentally demonstrating this energy-consumption advantage of quantum computation, analogous to the experimental demonstrations of quantum computational supremacy. These results establish a foundational framework and techniques to explore the energy consumption of computation, opening an alternative way to study the advantages of quantum computation.
The talk is based on the following work:
Florian Meier, Hayata Yamasaki, “Energy-Consumption Advantage of Quantum Computation,” PRX Energy 4, 023008, May 2025. arXiv:2305.11212
【略歴】2019年東京大学大学院理学系研究科博士課程修了。博士（理学）。2019年東京大学大学院工学系研究科特任研究員。2020年オーストリア科学アカデミー海外特別研究員。2022年東京大学大学院理学系研究科助教。2025年東京大学大学院情報理工学系研究科准教授。研究分野は、量子計算、量子誤り訂正、量子情報に関する理論。https://www.hayatayamasaki.com/
10:50-11:25 講演(3)　量子特異値変換とその暗号理論への応用
河内 亮周（三重大学大学院工学研究科情報工学専攻　教授）
【概要】量子特異値変換(QSVT)は2019年Gilyenらによって提案された量子アルゴリズム設計のための汎用フレームワークである．QSVTによって量子探索アルゴリズム，量子位相推定アルゴリズム，量子線形方程式系アルゴリズム，ハミルトニアンシミュレーションなどの既存の著名な量子アルゴリズムが再現できることから「量子アルゴリズムの大統一」を与えると言われており，既に量子アルゴリズム設計のデファクトスタンダードとなりつつある．本講演ではQSVTを概観し，最近の暗号理論への応用に焦点を当てて解説を行う．
【略歴】2004年京都大学大学院情報学研究科博士後期課程修了．博士（情報学）．東京工業大学助教，徳島大学講師，大阪大学准教授を経て2019年より三重大学大学院工学研究科教授．主として量子計算，計算量理論，現代暗号理論の研究に従事．
11:25-12:00 講演(4)　誤り耐性量子計算機の設計と開発
鈴木 泰成（理化学研究所　量子コンピュータ研究センター　量子計算機システムデザイン研究チーム　チームディレクター）
【概要】量子計算機で実用的な計算を行うには、十分に大きな問題を高速に解けるだけの信頼性と規模を備えた量子計算機が必要となる。このような高機能な量子計算機を実現するには、通常の計算機と同様に、計算機システム全体をどのように設計するかが実現性の鍵を握る。本講演では、アプリケーションが要求する誤り耐性を備えた量子計算機の設計とはどのようなものか、また、その実現に向けた課題と解決策について議論する。
講演ではまず、量子計算の実用化に向けたロードマップ、現在の技術水準、および今後の課題について説明する。次に、量子計算機の実現を阻む要因であるエラー率や誤り訂正のオーバーヘッドの大きさについて説明し、これらの課題を解決するためにどのような技術が必要となるのかを解説する。最後に、量子計算機の実現に向けた理化学研究所の取り組みを紹介する。
【略歴】2018年に東京大学大学院 工学系研究科 物理工学専攻で博士課程を修了し博士(工学)を取得、同年にNTT研究所に入社した。2025年より理化学研究所 量子コンピュータ研究センターにてチームディレクターを務める。学生の頃より量子計算機の研究開発に従事し、特に誤りに耐性のある量子計算機を開発、実装するためのソフトウェアやシステムの研究開発に取り組んでいる。


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