アトム・コンピューティングの量子コンピューターで使用される光学コンポーネントの一部
密閉型コンピューティング
最初の有用な量子コンピューターを構築する競争はさらにエキサイティングになっています。超低温原子で作られた量子コンピューターは現在、実用化に向けた最も重要なマイルストーンのいくつかを通過し、同等の能力と有望なマシンの小さなグループに加わりました。
十分に強力な量子コンピューターがあれば、新素材や新薬を発見し、インターネットの基盤となる暗号を解読する能力が変わるということには広く同意されていますが、量子コンピューターを構築する最善の方法については、多くの競合するアイデアがあります。 GoogleやIBMなどの業界の主力企業は、小さな超伝導回路から量子コンピューターを構築することに10年を費やしており、現在ではこのアプローチがリーダーとなっている。
しかし、電気的に中性の超低温原子を使用する別のアプローチが最近注目を集めています。アトム・コンピューティングのベン・ブルーム氏と彼の同僚たちは、エラーを捕捉して繰り返し修正できる、いわゆるアトムニュートラル量子コンピューターを構築した。これは、コンピューターが有用であるための重要な要件である。
「これは中性原子系で何ができるかについての大きなチェックマークです」と彼は言う。 「両者の違いは、 [experiments] 私たちが過去に行ったことは大きな一歩の変更でしたが、今では、より良く、より速く、より安く構築することが重要です。」
研究者らは、誤り訂正、つまり計算誤りを認識し、計算をキャンセルして再開する量子コンピュータの能力に焦点を当てた。量子コンピューターはエラーが発生しやすいことで知られているため、それを修正することは実用性にとって最大の障害の 1 つです。
エラー訂正には、量子ビットと呼ばれる多数の量子コンピューティング ビット全体に情報を拡散することが含まれます。これらの量子ビットの一部は、エラーが発生した場合に修正できるようにするための警告システムとして使用されます。
アトム コンピューティングのチームは、追加のエラーを導入することなく、エラー訂正量子ビット グループのサイズを 16 個のグループから 32 個のグループに増やすことができることを示しました。実際、量子ビットのセットが大きいほどエラー率が低くなりました。量子コンピューターの量子ビットの数を増やすことが最終的に量子コンピューターをより強力にするため、これは重要です。
2023 年に、Google の研究者は、超伝導量子コンピューターの量子ビット数の増加とエラー率の減少を同時に達成し、2025 年には中国科学技術大学のチームも同様のことを行いました。また、2025 年には、ハーバード大学の研究者チームが、中性原子を備えた別の量子コンピューターについても同様のことを示しました。ブルーム氏によると、この新しい実験のユニークな点は、チームが量子コンピューターを稼働させたままにして、アラートシステムの量子ビットを調べてエラーをチェックできることを、最大90回連続で実行できることだという。 「目標は常に…無限遠でエラー訂正を実行することでした」と彼は言います。
産業関連の問題を解決するには、大量の量子ビットと、確実に継続できる計算の両方が必要であり、アトム・コンピューティングのチームは、今回の新しい研究は両方を実行できる能力を実証していると述べている。プリンストン大学のジェフ・トンプソン氏は、「この研究は、中性原子を使った真の量子コンピューターを構築するために必要なすべての機能を単一の実験でまとめた初めての研究だ」と語る。これには実験的な大技が必要だったが、全体的なエラー率と計算速度にはまだ改善の余地があると彼は言う。
ウィスコンシン大学マディソン校のマーク・スペフマン氏は、これは通常のコンピューターが動作し続けるのと同じように、実際に継続的に実行できる中性原子を使った量子コンピューターの構築に向けた新たな一歩であると述べている。しかし、スペフマン氏は、量子コンピューターがこの 90 回のエラーチェックを通じて動作し続けると、追加のエラーが蓄積され、その有用性が損なわれてしまうと述べています。
ブルーム氏は、自身と同僚がすでに一部のエラーの処理に取り組んでおり、量子コンピューターのパフォーマンスを継続的に向上させるチームの能力に自信を持っていると述べた。同氏の見解では、他の研究グループの研究と同様に、この新しい研究は中性原子量子コンピューターを、超伝導量子ビットを含む他のアプローチに対する強力な競争相手として位置付けている。
「この研究が示しているのは、中性原子が超伝導量子ビットのように驚くべき存在になるのを妨げている多くの物理的メカニズムが消え始めているということです」とブルーム氏は言う。トンプソンも同様の意見を持っています。 「業界全体で急速な進歩が見られると期待しています」と彼は言う。
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