量子コンピュータが実用規模の組合せ最適化を突破、大きな産業応用の可能性

量子コンピュータが実用規模の組合せ最適化を突破

TISI株式会社と大阪大学の量子情報・量子生命研究センターは、量子コンピュータを活用した大規模な組合せ最適化問題解決に成功しました。この成果は、特に電力需給の最適化において、10,000件以上の電力リソースを対象とした実証で、商用最適化ソルバーと同等の精度が確認されたという画期的なものです。

研究背景と目的

従来、物流や金融、製造といった様々な分野で利用されている組合せ最適化問題において、対象となるデータの規模が大きくなると計算量も膨大になるため、高速かつ高精度な計算が求められることが課題となっていました。特に電力需給調整では、多くの電力リソースを適切に組み合わせる必要があり、その複雑さは組合せ最適化における大きなチャレンジとされています。これを受けて、TISIと大阪大学は、量子計算技術を駆使した共同研究を進めることとなりました。

成果の概要

この研究で用いられたのは、2025年に提案された「パウリ相関エンコーディング（PCE）」という量子最適化アルゴリズムです。PCEは、少ない量子ビットで多くの最適化変数を扱うことができるため、従来困難とされていた大規模な組合せ最適化への応用が期待されています。具体的には、約20件の需要家からスタートし、10,000件を超える電力需給データへと計算対象を拡大しました。

結果として、商用最適化ソルバーと同等の精度が確認され、量子計算を用いた高度な電力需給での新手法としての実用可能性が示されました。

今後の展望

今後、TISIと大阪大学は量子機械学習を含む新たな量子アルゴリズムの開発へと進めていく方針です。これにより、量子技術を根源とした業務課題の解決や効率向上が期待されており、電力分野に限らず物流や金融、製造業への応用が見込まれています。また、2026年度内には量子最適化アプリの試作を行い、脱炭素ソリューション「Carbony VPPプラットフォーム」との連携も視野に入れています。