量子力学で「真の乱数」を生成か？　量子の不確かさで予測困難な乱数の生成に成功 (3/3)

量子乱数が支えるデジタル社会のゆくえ

量子コンピュータが生み出すビット列は、本当に“量子的な乱数”なのか、そしてそれをリモート越しにどう証明するのか。

今回の研究の成果は、遠隔地にある量子コンピュータで大量に生成されたビット列を、超大型のスーパーコンピュータで厳密に検証し、「古典計算では再現が極めて難しい量子現象による乱数」であると高い精度で仕分ける仕組みを示した点にあります。

「量子を使えば予測できない乱数が作れる」とは以前から言われてきましたが、実際に第三者がどこまで厳しくチェックし得るのかという課題は残っていました。

今回の研究では、「量子コンピュータが短時間で大量のビット列を吐き出す能力」と「ランダム回路サンプリング(RCS)＋XEBスコアによる検証」を組み合わせることで、古典計算での偽装がほぼ不可能な乱数が本当に得られていると実証しています。 

この成果の応用範囲は広大です。

暗号、オンライン抽選、電子投票など、誰もがアクセスでき、誰にもごまかされない乱数が求められる場面での利用が期待されます。

量子ゲートの精度や実行速度を数値化する指標（XEBスコア）のおかげで、量子コンピュータがどの程度理想通りに動いているかを定量的に把握できるのもメリットです。

さらにビット数が増えたりエラー訂正技術が進めば、より大規模な乱数生成や、他の量子アルゴリズムへ展開が進む可能性があります。

また、この研究は「量子コンピュータが古典コンピュータをどこまで上回れるのか？」という根源的な問いにも新たな視点を与えます。

世界最速クラスのスーパーコンピュータを動員しても、わずかな時間で量子の結果をそっくり再現・偽造するのは難しいと示された一方で、古典シミュレーションも進歩が早いため、将来的により強力なアルゴリズムが登場すれば、新たな議論が巻き起こるかもしれません。 

さらに遠隔操作という面でも大きな前進がありました。

「本当に量子計算しているの？」という不安は、離れた場所の装置を使う際に必ずつきまとうものです。

しかし今回の研究は、大規模検証システムを組み合わせれば、量子の動きをある程度保証できる具体的な例を示しました。

最適化によって短時間・少ないリソースで安全な乱数を作れる未来もありますし、スケールアップにより「56量子ビット」以上の回路を扱えるようになれば、さらに強度の高い乱数を生み出せるでしょう。

最終的に、この論文が示唆するのは、「量子力学がもたらす完璧なランダム性を、第三者が厳しくチェックしながら社会で利用できる時代が近い」ということです。

暗号やオンライン取引など重要分野への応用が期待されるのはもちろん、“量子技術が日常に入り込む未来”をぐっと引き寄せる、非常に大きな一歩といえます。

課題はまだありますが、この先の技術進化によって、量子コンピュータが“誰にも予測できない乱数”をより手軽かつ強固に提供する日がやってくるかもしれません。