新しい研究の報告によると、量子アニーリングプロセッサは、量子スピンダイナミクスの実世界における科学的シミュレーションを解く際に、古典的なスーパーコンピュータよりも優れているという。このプロセッサは、従来の計算法の能力をはるかに超える成果を出しており、これに匹敵する成果を従来の計算法で出すには、途方もない時間とエネルギーが必要となる。今回の研究結果は、これまで方法の改善によって量子優位性の主張を抑えてきた、古典的コンピューティングに対する挑戦といえる。ごく最近になって、量子コンピュータは大きな期待に応えられるようになり、光子系、中性原子系、超伝導系といった多様なアーキテクチャを備えた量子処理ユニット（QPU）のおかげで、複雑な問題の解決において最強のスーパーコンピュータをも上回り始めている。しかし、現在のQPU技術が、特定のタスク（乱数生成など）において古典的方法よりも優れていることは広く受け入れられている一方で、ハードウェアが不完全なせいで、実際の科学的応用において古典的計算に対する量子プロセッサの優位性は抑えられており、量子超越性の明らかな事例を示すのは難しい。今回、Andrew Kingらは、より複雑な問題である横磁場イジングモデル（TFIM）の連続時間量子動力学をシミュレーションした場合の、超伝導量子アニーリング（QA）プロセッサの性能を評価した。KingらはQPUの性能を評価するため、その結果と、強力な古典的スーパーコンピュータで実行された高精度の行列積状態（MPS）シミュレーションとを比較し、さらにテンソルネットワークやニューラルネットワークといった高度な古典的手法を用いて、QPUの精度に合わせて量子動力学を近似するコストを推定した。その結果によると、量子プロセッサは、イジングモデルのさまざまなトポロジーにおいて、古典的なMPSシミュレーションよりも性能が優れていた。さらに、古典的シミュレーションに必要な資源を推定したところ、厳しい制約があることが明らかになった。著者らの推定によると、MPSの方法がQPUの性能に匹敵するためには、スーパーコンピュータによる数百万年間の計算と世界の年間消費量を超える電力など、現実的な実現可能性をはるかに上回る計算資源が必要になるという。「このように古典的シミュレーションが実行不可能であるがゆえに、最適化とAIにおける量子優位性への道が開け、他の方法では解決できないであろう科学的問題や、古典的な方法では不可能であろう応用に対処できるようになる」と、Kingらは述べている。

イヌは、ヒトの肥満にとって説得力のある動物モデルであるが、その理由の一つとして、イヌが肥満になるのはヒトの場合と同様の環境的影響によることが挙げられる。今回ラブラドール・レトリーバーを対象に全ゲノム関連解析（GWAS）を行った研究において、ヒトの肥満にも影響を及ぼす可能性がある肥満関連遺伝子としてDENND1Bが同定された。この結果から、複雑な疾患の研究において従来と異なる動物モデルを用いる有効性が示され、また種を超えた今後の肥満研究において遺伝子を標的とする可能性が示されている。肥満は遺伝する複雑な病態で、生物学的因子と環境的因子の両方から影響を受ける。ヒトの肥満研究ではこれまで、肥満に関与する多数の遺伝子座が同定されてきたが、その関連の背景にある機序について理解はいまだに進んでいない。イヌは、その利用はまだ十分でないものの、ヒトを含めた肥満の研究にとって有用な動物モデルとなる。しかし、飼い犬における肥満の有病率が高い（40～60％）にもかかわらず、イヌの肥満における遺伝的背景はいまだ十分理解されておらず、その複雑な遺伝パターンに焦点を当てた研究はごくわずかである。そこでNatalie Wallisらは、肥満に関するイヌのGWASを、特に肥満になりやすい犬種であるラブラドール・レトリーバー241匹を対象に行った。交差種アプローチを用いた結果、イヌとヒトにおいて同様に関係する複数の遺伝子が同定された。これら遺伝子のうち、エネルギー調節に不可欠な細胞プロセスに関与するDENND1Bが、イヌの肥満において最も強い関連を有しており、「ボディ・コンディション・スコア（BCS）」および体重に影響することが明らかになった。Wallisらによれば、DENND1Bはまた複数種にわたり高度に保存されており、ヒトの肥満遺伝子と強い遺伝的類似性を有している。ヒトを対象とした以前の研究でWallisらは、DENND1Bバリアントと体格指数（BMI）との間に有意な関連を見出したが、今回の研究では重度の肥満患者において、エネルギー調節をかく乱することが認められる稀で有害なDENND1B変異が同定された。またイヌにおいて、肥満をもたらすそのリスクは摂食行動から一部影響を受けていることが示され、遺伝子と環境の相互作用が明かになるとともに、食事が豊富な環境では食欲の亢進が高い肥満リスクと関連することを示した諸研究が支持される。 研究の動向に興味を抱かれるリポーターの皆さんには、2024年にScience Advancesで発表された研究において、ペットのラブラドール・レトリーバーの4分の1で同定された一つの遺伝子変異が、増加、肥満および空腹の増加、ならびにエネルギー消費の低下と関連することが報告されている：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj3823

2月25日（火）、70人を超える科学界、産業界、学術界、慈善団体のリーダーで構成されるタスクフォース ―― 議長は AAASのCEO、Sudip Parikh ―― が、米国の科学技術についてのビジョン、Vision for American Science and Technology（VAST）を発表した。これは、米国の科学技術事業を増強すると共に、米国の世界的競争力を確実に維持するための大胆かつ戦略的な構想である。VASTでは、進歩を妨げる障壁の削減、より強力でより適応性の高い労働力の構築と強化、および、米国の国際競争力の向上の鍵となる方法を探り出し、それと同時に、基礎的な探索研究へのコミットメントを通じて社会的課題にも取り組む。VASTのタスクフォースの提言によって、米国の科学技術事業の可能性は最大限に引き出され、今後の世代のための米国の経済的繁栄も確保される。詳細はこちら。https://www.vastfuture.org/