Quemixと三井金属、量子コンピュータによる新素材計算技術を発表

誰もが注目する材料開発の未来

量子コンピュータが持つ無限の可能性。その中でも、株式会社Quemixと三井金属が共同で開発した新技術は、特に材料開発において革新的な変化をもたらすことが期待されています。これまで材料開発は時間とコストがかかり、実現が難しい高性能な新素材の探索に多くの試行錯誤が必要でした。しかし、この新技術の導入により、そのプロセスは大幅に効率化されるのです。

量子コンピュータの進化

材料開発の高効率化には、コンピュータシミュレーションが重要な役割を果たしています。しかし、計算精度の向上と計算時間の短縮を同時に実現することは、これまでの技術では難しいという課題がありました。そこで、量子コンピュータの存在が注目され始めました。

今回の開発にあたっては、特に動的平均場近似（DMFT）法に焦点を当てています。従来、DMFT法は高精度な計算が可能であるものの、計算にかかる時間が長いという課題がありました。しかし、Quemixと三井金属は新たな計算フローを構築し、量子位相推定（QPE）の性能を改善することで、計算速度と精度の両立を実現しました。

新技術「QAVG」とは

この新しい技術「QAVG（QPE Averaged over Variable Grids）」は、高精度な材料計算に向けた基幹技術として注目されています。従来のQPE技術は、エネルギー分解能が高まるほどゲート操作数や計算コストが増加するという問題がありましたが、QAVGを用いることで、この計算コストの増加を抑えることが可能になりました。この結果、DMFT計算がより高精度かつ高速に行えるようになります。

実機環境でのテスト結果

本共同研究では、Quantinuum社の量子コンピュータを利用し、触媒材料を想定したシミュレーションを実施しました。その結果、QAVGが実機環境においても効果的であることが確認され、通常ではハードウェアの進歩により約2年後でなければ達成できない計算精度を現行のマシンで実現しました。この成果は、量子コンピュータを使用したDMFT計算が実用的な材料シミュレーションの可能性を広げるものであり、非常に意義深いものです。