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Claude が設計した量子回路、ゲート数は最大17分の1に

Claude Mythos 5 が設計した量子回路が、8つの課題のうち7つで既存の最良設計を上回りました。楕円曲線ではゲート数が17分の1に。

Piotr Sobolewski1 分で読めます

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この記事の内容
  1. なぜ量子回路がそれほど重要なのか?
  2. Claude はどうやって回路を設計したのか?
  3. 具体的に何が改善されたのか?
  4. つまり量子コンピュータはもうすぐ実現するのか?
  5. FAQ

2026年10月16日、Anthropic は Claude Mythos 5 がどのように量子回路を設計したかを公開しました。対象は化学、最適化、物理シミュレーション、数論にまたがる8つの課題です。arXiv の論文によると、そのうち7つで、見つかった回路は既知の最良の構成と比べて Toffoli ゲート数と量子ビット数の両方を大きく減らしました。研究を行ったのは、Anthropic の STEM Fellows プログラムの Andi Gu、量子物理学者の Alek Kemeny、そしてハーバード大学の Susanne Yelin と Mikhail Lukin です(Lukin は QuEra Computing とも協力しています)。

なぜ量子回路がそれほど重要なのか?

将来の量子コンピュータはハードウェアが非常に限られるため、あるアルゴリズムをそもそも実行できるかどうかは回路設計で決まります。Anthropic は化学の例を挙げています。2017年、補因子 FeMoco の基底状態エネルギーの計算には約 50兆 個の Toffoli ゲートが必要と見積もられていました。現在、同じモデル(54軌道)に必要なのは約 3億4000万 個で、およそ15万分の1です。

面白いのは、この減少の大半がハードウェアの進歩ではなく、より巧みな回路によるものだという点です。そして Claude が加速しようとしたのは、まさにこの部分です。

Claude はどうやって回路を設計したのか?

Claude は課題の説明を普通の言葉で受け取り、閉ループで作業しました。設計を提案すると、独立した評価器が正しさを検証し、コストを 量子ビット数 × ゲート数 として採点します。ラウンドの間に人間は一切関与していません。著者らはこれを進化的アプローチと呼んでいます。モデルが候補を提案し、評価器が検証して点数をつける仕組みです。

これは単純化した指標です(回路の実行時間を直接示すわけではありません)が、設計を自動で比較できます。

具体的に何が改善されたのか?

Anthropic は2つの成果を詳しく紹介しています。

  1. 楕円曲線上の点の加算。 これは量子の離散対数アルゴリズム、つまり将来、楕円曲線暗号を脅かしうるアルゴリズムの標準的なベンチマークです。Claude はモジュラー逆元を求める divsteps アルゴリズムの可逆版を構築し、分岐の履歴を保存する代わりに数値そのものから読み取りました。ある設計は、従来の最小設計と比べて 量子ビットは12%多いものの、ゲート数は17分の1 です。この作業に Claude は53時間をかけ、定理の一つを Lean で形式化しました。
  2. DQI(decoded quantum interferometry)用のデコーダ。 DQI は超多項式的な高速化をもたらすアルゴリズムの候補で、最もコストのかかるステップは Reed-Solomon 符号の復号です。Claude は Berlekamp-Massey アルゴリズムを土台に回路を組み、中間値の大半を保存せずに再計算しました。最悪ケースに備えた余裕を持たせると665量子ビットが必要でした。しかし 4億300万 回の試行復号の結果、保存する値は1つ(19量子ビット)で足り、エラーはおよそ1万回に1回、つまり許容範囲内に収まることがわかりました。結果として、Google の従来の構成より ゲート数が12分の1 になりました。

規模感をつかむために言うと、Google の見積もりでは、optimal polynomial intersection の問題1つにスーパーコンピュータ Frontier で約3か月かかるところ、DQI を使う将来の量子コンピュータならおよそ1時間です。

つまり量子コンピュータはもうすぐ実現するのか?

いいえ。これは回路設計が改善されたということで、新しいハードウェアではありません。Anthropic によると、最適化された FeMoco の計算でさえ、約300万個の物理量子ビットを持つ将来のマシンで数時間かかります。そしてそのようなマシンは今のところ存在しません。

著者らは弱点についても率直に書いています。Claude は慎重で、すでに得た結果を何度も確認し直すことがよくありました。効果があったのは、質的に異なる複数のアプローチを並行して探り、ときどき探索範囲を広げるよう頼むことでした。それでも結果は見事です。閉ループで動く言語モデルが、専門家が何年も取り組んできた分野で記録を塗り替えているのですから。

ちなみに、Mythos ファミリーのモデルが本格的な研究やセキュリティの仕事に使われている例は、ここ数日でこれが2件目です(Claude Mythos がバンク・オブ・アメリカに脆弱性の修正を迫った件は以前に書きました)。

FAQ

この量子回路を設計したのは誰?

自動評価器との閉ループで動く Claude Mythos 5 です。研究を率いたのは Anthropic の Andi Gu で、Alek Kemeny、ハーバード大学の Susanne Yelin と Mikhail Lukin が共同で取り組みました。

Claude は楕円曲線暗号を破ったの?

いいえ。改善したのは曲線上の点の加算を行う回路で、これは将来の量子アルゴリズムの部品の一つです。それを実行するには大規模な量子コンピュータが必要ですが、現在は存在しません。

Toffoli ゲートとは?

3つの量子ビットに作用する、コストの高い論理ゲートです。Toffoli ゲートの数は、量子コンピュータがこなすべき仕事量のおおまかな目安として使われます。

論文はどこで読める?

arXiv で読めます:「Discovering state-of-the-art quantum circuits with large language models」、2026年10月15日公開。