1,000 量子ビットを超える記録破りの量子コンピュータ

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米国の企業アトム・コンピューティングは、機械の精度を向上させることができる1,180量子ビットを備えた初の量子コンピュータを開発しました。

Atom Computing 社が開発した最大の量子コンピュータ。写真: Atom Computing — Atom Computing 社が開発した最大の量子コンピュータ。写真: *Atom Computing*

世界初の量子コンピュータは、これまでの世界記録保持者であるIBMのOspreyコンピュータ（433量子ビット）の2倍以上の量子ビット（キュービット）を備えています。量子ビットの数が増えても必ずしもパフォーマンスが向上するわけではありませんが、今日のノイズの多い研究用マシンとは異なり、将来のエラーのない量子コンピューターには多数の量子ビットが不可欠です。 IBM や Google などの最大規模の量子コンピューターは、極低温に冷却された超伝導回路を使用しています。しかし、カリフォルニアの新興企業アトム・コンピューティング社の記録破りのマシンは、2次元格子内でレーザーによって固定された中性原子を使用しており、1,180個のキュービットを備えているとニューサイエンティスト誌が10月24日に報じた。

Atom ComputingのCEO、ロブ・ヘイズ氏によると、この設計の利点の1つは、システムの拡張やネットワークへの量子ビットの追加が容易なことだ。エラーのない（フォールトトレランスと呼ばれる特性を持つ）将来の有用な量子コンピュータには、プログラミング量子ビットと並行して動作する少なくとも数万個のエラー訂正量子ビットが必要になります。

「今日のほとんどの超伝導システムやイオントラップシステムのように、数十量子ビットまでスケールアップすると、フォールトトレラントマシンの時代に到達するには非常に長い時間がかかります。中性原子のアプローチであれば、そのマイルストーンをはるかに早く達成できます」とヘイズ氏は説明します。同氏によれば、アトム・コンピューティングの研究チームは、マシン内の量子ビットの数を2年ごとに約10倍に増やすことを目標としている。

1 または 0 の値を持つ従来のコンピュータビットとは異なり、量子ビットはより多様であり、作成方法に応じてさまざまな特性を持ちます。中性原子は、2 つの量子ビットがリンクされ、広大な距離を越えても互いに影響を与えることができる奇妙な量子効果である量子もつれに適しています。動作もより安定します。 Atom Computing のコンピューターの量子ビットは、量子状態の崩壊を防ぎ、それによってほぼ 1 分間フォールトトレランスを実現します。これと比較すると、IBM の Osprey コンピューターの量子ビット結合時間はわずか 70 ～ 80 マイクロ秒程度です。

長いコヒーレンス時間は、ヘイズ氏とその同僚が量子ビットとして使用したイッテルビウム原子に由来する。ほとんどの中性原子マシンは、原子の電子を量子要素として使用して計算を実行しますが、それらを安定化するために使用される強力なレーザーの影響を受けやすいです。イッテルビウムを使うことで、研究者たちは、無秩序性にあまり影響されないスピン（粒子の固有の角運動量）と呼ばれる原子核の量子特性を利用できるようになる。 Atom Computing の研究者 Ben Bloom 氏によると、原子核は電子ほど強く外部環境と相互作用しないそうです。

量子ビットにはさまざまな特性があるため、異なるマシン間で比較することは困難です。しかしブルーム氏は、アトム・コンピューティング社のマシンはIBM社のコンピュータと同等の処理能力を持っていると述べた。チームは、来年、クラウドコンピューティングのアプリケーション向けにこのコンピューターを顧客に提供できるようになることを期待しています。

アン・カン（ニューサイエンティスト誌によると）

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