米アンソロピック、Claudeが量子回路を自律設計　楕円曲線の点加算でゲート数1/17

　米アンソロピックは10月16日（現地時間）、AIモデル「Claude」に量子回路を設計させた研究成果を公開した（アンソロピック）。化学、最適化、物理シミュレーション、数論、数値計算で使う8種類の回路部品を対象に、自然言語で書いた仕様と、設計の正しさを検証して採点する評価プログラムを与えた。採点は「使う量子ビット数×ゲート数」で、回路の実行時間の目安にしたという。

　同社によると、「Claude Mythos 5」が設計案の提案、評価プログラムからの採点の受け取り、改良を繰り返す閉ループを、ラウンドの間に人の入力なしでこなした。

　最初の課題は、楕円曲線上の点加算だった。楕円曲線上の離散対数問題を解く量子アルゴリズムの中心となる計算で、コストの大半はモジュラー逆元（割り算に当たる演算）が占める。Claudeは約53時間の作業で、途中の分岐の履歴を保存せずに計算を逆向きにたどれる、可逆版の「divsteps」を考案した。正しさは数値シミュレーションに加え、証明支援系のLeanで形式化して確認したという。

　この設計を軸にした設計群のうち、従来最小の設計と比べて量子ビットが12％増える代わりにゲート数が1/17になる回路が得られた。最適化アルゴリズムの有力候補「DQI（Decoded Quantum Interferometry）」では、最も重い工程であるデコーダーで、グーグルの従来構成よりゲート数を1/12にした。

　研究はアンソロピックのSTEMフェローシッププログラムの一環で、Andi Gu氏が主導した。ハーバード大学のSusanne Yelin氏、Mikhail Lukin氏（ハーバード大学、QuEra Computing）が共同研究者に名を連ねる。論文はarXivで公開されている。

　同社は、回路設計の改善によって、実用的な量子コンピューターが従来の想定より早く登場する可能性があるとしている。アンソロピックは、NIST楕円曲線の来歴を解明した研究も公開している。