Anthropic、Claudeで量子回路を自律設計し大幅効率化

米Anthropicは2026年10月17日、米ハーバード大学およびQuEra Computingの研究者との共同研究により、AIモデル「Claude Mythos 5（Anthropicの大規模推論AIモデル）」を用いて量子回路を自律的に設計・最適化する手法を開発したと発表した。化学シミュレーション、最適化問題、数論などの8つの計算課題において、人間が過去に学術論文で発表した最良設計を上回る効率的な回路を生成し、一部の課題では計算規模を一桁以上削減することに成功した。実用的な耐量子コンピュータの登場を早める重要な研究成果となる。

閉ループ評価システムによる53時間の自律探索

量子コンピュータは量子ビット（重ね合わせや量子もつれを利用して情報を保持する量子計算の基本単位）を用いて並列計算を行うが、ハードウェア資源が極めて限られており、計算手順である量子回路をできる限り小型化する必要がある。また、計算過程の情報を消去できず逆算（アンコンピューティング）が求められる可逆計算の制約が存在するため、回路の設計は人間にとって極めて困難な作業であった。

AnthropicのSTEMフェローであるAndi Gu氏を中心とするチームは、自然言語による仕様記述とPythonによる自動評価器を組み合わせた閉ループシステムを構築した。モデルは回路案を出力し、評価器が正当性の検証と「量子ビット数×ゲート数」のスコアを算出してフィードバックを返す仕組みである。人間による中間介入をほぼ排除した環境において、モデルは53時間連続で思考と検証を重ね、全く新しい回路構造を導き出した。さらに、発見した数式やアルゴリズムの正しさを証明支援言語のLean（数学の定理やプログラムの正しさを形式検証するための対話型証明支援言語）で形式検証する自律的なプロセスも確立した。

8課題における公表記録の更新とゲート削減成果

研究チームが検証した8つの計算タスクのうち、楕円曲線暗号の解析に関わるモジュラー逆数計算や、最適化アルゴリズムである復号量子干渉法（DQI）向けデコーダーにおいて、従来の限界を打ち破る成果が得られた。

計算課題	従来手法	Claudeの設計手法	削減効果
モジュラー逆数計算（divsteps）	履歴保存による大量メモリ消費	状態からの履歴復元と閾値制御	ゲート数を17倍削減
Reed-Solomonデコーダー（DQI）	拡張ユークリッド法（Google開発）	Berlekamp-Massey法＋確率的省メモリ	ゲート数を12倍削減
FeMoco基底状態エネルギー計算	約50兆Toffoliゲート（2017年推計）	対称性の再利用による効率化	回路全体の劇的縮小に寄与

復号量子干渉法（DQI）に用いられるReed-Solomonデコーダーでは、米Google Quantum AIが公表していた先行設計と比較して、高コストなToffoliゲート（3つの量子ビットに作用する代表的な可逆論理ゲートで、量子誤り訂正において実行コストが極めて高い）の数を約510万個から約44万個へと約12倍削減した。

公式発表と報道から見る差分と限界事項

公式一次資料と量子技術メディアThe Quantum Insiderの報道を比較整理すると、今回の成果における実用上の位置づけと限界点が明確になる。

• ​評価手法の前提条件​: 今回の数値は実機の量子ハードウェアで動作させた実験値ではなく、古典計算機上での数値シミュレーションおよびリソース推計に基づくものである。
• ​確率的割り振りの導入​: Reed-Solomonデコーダーでは、最悪値（665量子ビット）に備えるのではなく、4億回以上の事前シミュレーションに基づいて1万回に1回の例外発生を許容する19量子ビットの固定枠を採用した。これにより大幅な資源削減を得たが、許容誤り率の設計に依存するトレードオフがある。
• ​構造的洞察の獲得​: 単なるゲートの微調整ではなく、古典アルゴリズム（divstepsやBerlekamp-Massey）の性質を理論的に解明し、可逆計算に適した新しい数学的恒等式を自ら導出している点が大きな技術的価値である。

量子アルゴリズム開発の未来と産業界への影響

化学シミュレーションの代表例であるニトロゲナーゼ酵素のFeMocoクラスター計算は、かつて数百万台の物理量子ビットを要するとみられていたが、アルゴリズムと回路設計の進化によって実現への距離が縮まりつつある。AIがハードウェアとアルゴリズムの双方を協調的に最適化できるようになれば、常温肥料の合成や革新的な電池材料の開発といった実用的な量子計算の時代が想定よりも早く到来する可能性が高い。

引用元：Anthropic | The Quantum Insider