抖阴旅行射

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　教授　野村悠祐

【発表のポイント】

• 量子力学の法则に従って相互作用するミクロな粒子の集団、すなわち、量子多体系が引き起こす现象に着目する量子多体问题を解析した最先端の数値计算データを、国际协力体制のもと収集しました。
• 収集した计算结果がどれだけ精度よく量子多体问题を解析できているかを数値化する统一的な指标を提案しました。
• 収集した计算结果と统一的な性能指标を用いることで、物理学を含む自然科学の最重要问题の一つである、量子多体问题に対する従来のコンピュータを用いた数値解析手法の「立ち位置」が浮き彫りになり、量子コンピュータ^（注１）が达成すべき量子优越性の基準が明确になりました。

【概要】

量子多体问题は、多数のミクロな粒子同士が量子力学の法则に従って相互作用し、复雑に络み合うことで生まれる、物质の新たな性质や现象を理解?予测することで、自然界の现象を究极的に説明する挑戦的课题です。量子コンピュータを用いると、従来のコンピュータ（以降、古典コンピュータ）よりも性能良く量子多体问题を解析できる可能性（量子优越性）が指摘されていますが、どのレベルの计算を达成すれば量子优越性が実现されるかの基準は曖昧でした。

早稲田大学理工学术院のミハエル?シュミット次席研究员（研究当时）、东北大学金属材料研究所の野村悠祐教授とリコ?ポーレ特任助教、东京大学の今田正俊名誉教授（上智大学客员教授）は、スイス连邦工科大学ローザンヌ校のディアン?ウー博士课程学生、ジュゼッペ?カルレオ准教授を中心とする国际协力体制を组み、量子多体问题を解析した最先端の异なる手法による计算结果を収集し、その精度を表す统一的指标を提案しました。精度の数値化によって量子多体问题に立ち向かう数値手法の进歩の度合いが可视化され、また将来の実现が见込まれる量子コンピュータが取り组むべき课题?量子优越性の基準が明确に定まりました。

本研究成果は2024年10月17日（米国东部夏时间）に、科学雑誌厂肠颈别苍肠别のオンライン版に掲载されました。

図1. 様々に異なるタイプの量子多体問題を様々な数値手法で解析した際の性能指標Vスコアの一覧。Vスコアの値が小さくなっている量子多体問題ほど解析が易しく、Vスコアの値が大きくなっている量子多体問題ほど解析が難しい。このような一覧を作ることで、現在の数値手法がどの程度のレベルで量子多体問題を解析できるかが明らかになるとともに、どの量子多体問題が最も挑戦的か、も明らかになる。

【用语解説】

注1. 量子コンピュータ
量子力学特有の性质を活用して计算を行う次世代のコンピュータを量子コンピュータと言います。従来のコンピュータ（しばしば古典コンピュータと呼ばれます）は、０か１の値を持つ古典ビットによる二进法を用いて计算を行います。一方、量子コンピュータの演算単位は量子ビット（キュービット）と呼ばれ、量子力学の性质によって０を表す状态と１を表す状态の「重ね合わせ」が许されます。この量子力学的重ね合わせと、量子ビット间の络み合いの性质である「量子もつれ」の性质を用いて演算を行うことによって、特定の问题を古典コンピュータよりも高速かつ性能良く解くことができるようになると期待されています。

【论文情报】

タイトル：Variational Benchmarks for Quantum Many-Body Problems
著者： Dian Wu, Riccardo Rossi, Filippo Vicentini, Nikita Astrakhantsev, Federico Becca, Xiaodong Cao, Juan Carrasquilla, Francesco Ferrari, Antoine Georges, Mohamed Hibat-Allah, Masatoshi Imada, Andreas M. L?uchli, Guglielmo Mazzola, Antonio Mezzacapo, Andrew Millis, Javier Robledo Moreno, Titus Neupert, Yusuke Nomura, Jannes Nys, Olivier Parcollet, Rico Pohle, Imelda Romero, Michael Schmid, J. Maxwell Silvester, Sandro Sorella, Luca F. Tocchio, Lei Wang, Steven R. White, Alexander Wietek, Qi Yang, Yiqi Yang, Shiwei Zhang, *Giuseppe Carleo
掲载誌：厂肠颈别苍肠别
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学金属材料研究所
教授　野村悠祐
TEL: 022-215-2005
Email: yusuke.nomura*tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学金属材料研究所　情報企画室広報班
TEL: 022-215-2144
Email: press.imr*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）