量子コンピュータの実用化は近いのか？
2024-10-05
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reference news networkは10月5日、英国の週刊誌「new scientist」の9月30日付の報道によると、最近のいくつかの実験では研究者らが早ければ2029年にも有用な量子コンピューターを開発できる可能性があることを示していると報じた。
報告書によると、研究者らは、これらの最新の実験は重要なマイルストーンであり、私たちが新たな時代に入りつつあることを示すものであると述べた。 「突然、本当に便利なデバイスがこれまでにないほど手の届くところにあるように思えます」と英国ケンブリッジ大学のジェイミー・ヴィカリ氏は言う。
過去 10 年間、量子コンピューティング企業は主に、ますます大型のデバイスの構築に重点を置き、システム内の量子ビットの数を徐々に増やしてきました。量子ビットは量子情報の基本単位であり、電子スピンや光子偏光などの物理システムを通じて実現されます。しかし、量子ビットはエラーが発生しやすく、現実世界で使用されるアルゴリズムを確実に実行することができません。
現在、両社は論理量子ビットとして知られるエラーのない量子ビットの構築に注力しているようだ。これらの物理量子ビットは、現実世界と一致したアルゴリズムを実行するのに十分なレベルまでエラーを低減できます。
ビカリ氏は、「これは量子コンピューティングに関するあらゆるものに対するリセットと新たなベンチマークとなる。なぜなら、量子コンピューターが有用になり始める瞬間だからだ」と語った。
8月、googleの研究者らは、コンピューターに物理量子ビットを追加して論理量子ビットを構築すると、エラーは雪だるま式に制御不能になるのではなく、しきい値を超えることを示す論文を発表した。飛躍後は、原則として、システムの規模が拡大するにつれて誤差は減少します。アイデアは、情報を量子ビットのグループ全体に分散させることで、1 つの量子ビットでエラーが発生しても、計算全体には影響を与えません。
ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのダン・ブラウン氏は、「理想的な状況は、スケールアップしながらエラー率をさらに下げ、量子ビットの品質を向上させることだ。これらのことを同時に行うのは非常に難しいが、私を楽観視させてくれるのは、googleの実験は彼らが試みている証拠だ。」
しかし、インペリアル・カレッジ・ロンドンのロベルト・ボンデサン氏は、グーグルの研究には量子ビットによる計算の実行は含まれておらず、研究者らはこれらの量子ビットがメモリとして機能することを示したと述べた。
microsoftと量子コンピューティングの新興企業quantitative quantum computingの研究者らが9月に発表した別の研究では、誤り訂正量子ビットとコンピューティングを組み合わせた。チームは量子ビットのさまざまな組み合わせを設定して 4 つの論理量子ビットを作成し、量子ビットの値を正から負に変えるなどの基本的な論理演算をシステム上で実行しました。
「誤り訂正の回数が少ないため、量子メモリの安定化時間は短くなりますが、一部の計算にも使用できます」とボンデサン氏は述べた。
microsoftの研究における量子コンピュータは、googleとは異なるハードウェア設計を採用しており、超電導線ではなく磁気的に捕捉された一連の荷電粒子を使用している。
これにより、量子ビットを複雑な幾何学的構造 (4 次元超立方体) に配置する誤り訂正技術を使用できるようになります。 「原理的には、より少ない物理量子ビットでより多くの論理量子ビットをエンコードできる。その意味では、より効率的だ」とボンデサン氏は語った。
他の研究者は、より代替的な量子コンピューターでエラー訂正がどのように行われるかを示しています。米国エール大学のベンジャミン・ブロック氏らは、量子コンピューターの振動全体にエラーを分散させるボーズコーディングと呼ばれるエラー訂正技術をテストした。このシステムは量子ビットではなく、1 や 0 より多くの値を取ることができ、理論的にはより強力な「高次元量子ビット」を使用します。さらに、amazon の量子コンピューティング チームの研究者は、「カテゴリカル量子ビット」と呼ばれる別のタイプのボーズ符号化を実証しました。これは、google の結果と同様に、システムがスケールアップするにつれてエラーが減少することを示しています。
「googleとmicrosoftのアプローチは、より主流の量子ビットベースの量子コンピューティングを踏襲しているが、エール大学とアマゾンの実験で導入されたボーズ符号化は、より斬新で探索的だが、非常にエキサイティングでもある」とブラウン氏は語った。
ブラウン氏は、エラー修正はさまざまな設計や実験で機能し、これまでの理論的結果が現実世界のシステムにも適用できる可能性があることを示唆していると述べた。同氏は、「フォールトトレラントな量子コンピューティングと誤り訂正については優れた理論的アイデアがたくさんあるが、どれも証明されていない、あるいは非常に限られた方法で証明されているか、特殊な場合に限定されている。状況は大きく変わった」と語った。過去数年間で多くの変化があり、フォールトトレラントな量子コンピューティングのさまざまな側面が実証されました。」
しかし、進歩のペースが妨げられ、完全にフォールトトレラントなシステムが手に入らない可能性があり、googleとibmの楽観的なスケジュールによって掲げられた期待が打ち砕かれる可能性がある。 「もしそれがうまくいったとしたら、私は驚くでしょう。障壁があると思います。これらのプラットフォームはそれぞれ、障壁にぶつかるまで可能な限り拡張します。どこで障壁が生じるかを予測するのは困難です。」とブラウン氏は語った。 " (構成/xiong wenyuan)
