Anthropicは、同社のClaude Mythos 5モデルが、従来公表されていた最小の設計と比較して最大17分の1の計算ゲート数で済む量子回路を開発したとする研究を公開した。10月16日付のこの知見は、Willowプロセッサーを用いた実験で誤りを削減したGoogleの最近の量子コンピューティングのブレークスルーに続くものである。

Anthropicの研究によると、このAIモデルは、量子化学、物理シミュレーション、最適化、数論にわたる8つの回路設計を改善した。結果は自動化された設計テストから得られたものであり、研究者らはまだ量子ハードウェア上で回路を実証していない。

楕円曲線演算のゲート数削減

本プロジェクトは、Andi Gu氏が主導し、物理学者Alek Kemeny氏の支援を受けて実施されたAnthropicのSTEMフェロープログラムを通じて行われた。ハーバード大学のSusanne Yelin氏とMikhail Lukin氏も参画した。この研究は、大規模な量子アルゴリズムの構成要素となる計算タスクを検討したものである。

Claude Mythos 5は、8つの回路設計問題を記述した書面による指示を受け、自動評価ツールを使用して解法に取り組んだ。このシステムは各提案の正しさを検証し、必要な量子ビット数と量子ゲート数によって効率を測定した。ゲート数は量子コンピューティングにおいて注目される効率性の指標である。すべてのゲートはハードウェアが実行するべき演算であり、量子ビットの安定性に依然課題を抱えるマシンでは、演算が1つ増えるごとに誤り訂正の負荷が増大するためである。

ある実験では、数学的な処理の完了にモジュラー逆算を必要とする楕円曲線上の点の加算に焦点が当てられた。Claudeは、計算中に分岐履歴を保存しないdivstepsアルゴリズムの可逆版を開発した。可逆性は量子コンピューティングにおける恒常的な要件であり、量子演算は古典演算とは異なり中間値を破棄できないためである。得設計は、従来公表されていた最小の回路と比較して必要な量子ゲート数をおよそ17分の1に削減したが、必要な量子ビット数は12%増加しており、メモリと計算演算のトレードオフとなっている。

この知見は、量子ハードウェアの効率性および複雑な暗号計算に必要なリソースに関する活発な研究に加わるものである。以前にGoogleの量子コンピューティング研究では、将来のマシンがBitcoinで使用されている楕円曲線暗号にいかに脅威となり得るかが検討された。Bitcoinのデジタル署名は同じ楕円曲線演算に基づいているため、点の加算のような演算のコストは、将来の量子マシンがどの程度の規模になる必要があるかの推定を左右する要素の一つである。

Anthropicの実験は約53時間にわたり、その間Claudeは数学的アプローチを繰り返し検証・改良した。研究者らは、数学的議論の各ステップを検証するオープンソースの証明支援系であるLeanソフトウェアを用いた数値シミュレーションと形式的な数学的証明によって、モジュラー逆算手法を検証した。

量子誤り訂正復号における12分の1の改善

Claude Mythos 5は、Decoded Quantum Interferometry最適化アルゴリズムにおけるReed–Solomon復号に取り組む過程で、さらなる改善を達成した。このモデルは拡張ユークリッド法をBerlekamp–Masseyアルゴリズムに置き換え、復号中に必要な演算数を削減した。Berlekamp–Masseyは1960年代に遡る古典的な復号手法であり、ストレージや通信システムで広く使用されているReed–Solomon符号の標準ツールであり続けている。

再設計された回路は、Googleの従来構成と比較して必要なゲート数をおよそ12分の1に削減した。4億件のテストサンプルにわたり、Claudeは指定された誤り許容範囲の下で、予約ストレージを665量子ビットから19量子ビットに削減した。

これらは物理的な量子プロセッサー上で完了した計算ではなく、回路設計における改善である。現在のハードウェアは、量子ビットの安定性、誤り訂正、長時間の計算に必要なリソースに関して依然として課題に直面している。

暗号資産業界、量子の脅威に備える

本研究は、既存のデジタル署名システムに対する将来の量子攻撃の可能性に暗号資産企業が備える中で発表された。暗号資産に対する量子の脅威に関する先行研究では、人工知能の進歩が暗号セキュリティのタイムラインにどう影響しうるかが検討されている。

一方、Coinbaseは最近、Bitcoin開発者に対し耐量子アップグレードの準備を開始するよう呼びかけ、実装には数年を要する可能性があると警告した。同取引所の勧告は、将来の移行を支援しうる代替署名システムやウォレット設計に及んでいる。

Anthropicは、コーディングや数学的応用を含む科学研究や技術的問題解決のためにClaudeモデルの開発を継続している。以前のClaude Opus 5.5のリリースは、コーディング性能と業務用途に焦点を当てていた。

最新の知見は、特に物理的な量子コンピュータ上でのさらなる検証を待つ段階にある。Anthropicは、新しく設計回路のハードウェア実証や展開スケジュールを発表していない。そのような実証が行われるまで、報告されたゲート削減はシミュレーションと形式的証明の域を出ず、Bitcoinの耐量子移行が勧告以上に進むかどうかは今後の動向次第である。