Claude は 2026 年 10 月 16 日に Anthropic が発表した研究で、8 つの量子回路を自律的に再設計し、そのすべてで従来の最良の公開設計を上回った。一部のタスクでは必要な資源が桁違いに減っている。この研究は Anthropic の STEM Fellows プログラムによるもので、Andi Gu が主導し、量子物理学者の Alek Kemeny が指導、ハーバード大学の Susanne Yelin と Mikhail Lukin が協力した。論文全文は arXiv で公開されている。
仕様書と採点表だけ渡し、あとは自分で回す
量子回路のコストは、使う量子ビットの数と必要な量子ゲートの数という 2 つの数字で測れる。チームが Claude Mythos 5 に渡したのは、化学、最適化、物理シミュレーション、数論、数値計算にまたがる 8 つの基本計算単位について自然言語で書かれた仕様と、設計の正しさを検証してからビット数×ゲート数で採点する自動評価プログラムだけだった。Claude はこの閉ループの中で提案し、点数を受け取り、改稿する作業を、人間の介入なしに繰り返し、最終的に 8 回路すべてでビット数とゲート数の両方を削減した。
これは通常のコードを扱うときの進め方と同型だ。Claude Code Review が正式公開：PR 1 件の審査は 6〜10 分も「まず自動チェック、次に人間のレビュー」という順序に立っている。違いは、量子回路には古典プログラムにない 2 つの硬い制約があることだ。量子状態は多数の入力を同時に走るため、通常のコードのように条件分岐で中間結果を捨てられない。また作業用の情報を単純に削除することもできない。各ステップが可逆でなければならないため、捨てるには計算を逆向きに再実行するしかない。この 2 点こそ回路が高くつく理由だ。
53 時間で、モジュラ逆元という老いた難所を突破
8 タスクで最も難しいのは楕円曲線の点加算で、楕円曲線離散対数問題に対する量子アルゴリズムの中核ステップであり、その中で最も高くつくのがモジュラ逆元（剰余逆元）だ。古典計算機は divsteps という手法で効率よく計算できるが、この手法は各反復の分岐記録を保持しなければならず、量子回路にはその履歴を蓄える余裕がないため、実用的な可逆版は存在しなかった。
Claude は 1 段落の指示だけを受け取り、53 時間連続で作業した。人間の入力は最初の指示と、数回の「もっと広く考えて」という促しに限られる。分岐記録を保存せず数字の組から復号するという最初のアイデアが 256 ビットの実サイズで破綻すると、Claude は複数の新しい代数恒等式を自ら証明し、正確な復号公式を導き、大規模な数値シミュレーションと Lean による形式検証で裏付け、分岐履歴を保存しない初の可逆 divsteps 実装を作り上げた。保存と再計算の配分を調整した成果群の中には、従来最小の設計より量子ビットを 12% 多く使う代わりに、ゲート数を 17 分の 1 にした設計も含まれている。
最適化アルゴリズムで最も高い一歩を 12 分の 1 に
2 つ目の事例は、復号型量子干渉法（DQI）内部のデコーダで、この最適化アルゴリズムの中で最も資源を食う工程だ。Claude は拡張ユークリッド互除法が不向きだと判断し、ラウンド数が固定され「全入力に 1 本のゲート列を走らせる」回路と相性のよい Berlekamp–Massey 法を中心にデコーダを再構成した。一時的な値も丸ごと保存せず、現在の状態から復元する。どれだけのメモリを確保すべきかを決めるため、高速シミュレータを自作して 4 億 300 万回のデコードをサンプリングした結果、保存が必要な例外はほぼ 1 件を超えなかったため、最悪ケースの 665 量子ビットではなく 19 量子ビットだけを予約し、代償として約 1 万回に 1 回の失敗を許容範囲内に収めた。3 つの改良の積み重ねで、デコーダのゲート数は Google の従来構成の 12 分の 1 になった。
物差しとして挙げると、鉄硫黄分子 FeMoco の基底状態エネルギーの見積もりは、人間の研究グループが 8 年をかけて 2017 年の約 50 兆ゲートから約 3 億 4000 万ゲートまで下げてきた。今回の楕円曲線設計は、53 時間の自動実行 1 回から生まれたものだ。冷静な注記も原文にある。これらは評価プログラムとシミュレーションで検証された設計であり、実在の量子ハードウェアで実行されたわけではない。誤り訂正符号、高速デコーダ、ハードウェア制御といった他の要素は依然として独立した難題だ。Anthropic はまた、Claude が実験初期には慎重すぎて、すでに裏付けの取れた改良を繰り返し再確認する傾向があったため、複数の方針を並行させ、時折探索を広げるよう促す必要があったとも記している。それでも今回の結果は、量子計算のタイムラインに新しい変数を加えた。回路を設計するのが人間だけとは限らなくなってきたのだ。
