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）を持っています。量子ビットの数が増えても必ずしも性能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量子ビットの数が多くなることが不可欠です。 IBMやGoogleのような最大の量子コンピュータは、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、システムの拡張が容易で、ネットワークに量子ビットを追加できることです。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ーには、プログラミング量子ビットと並行して動作するエラー訂正量子ビットが少なくとも数万個必要になります。

「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、量子ビットを数十にまで拡張すると、フォールトトレラントマシンの時代に到達するまでには非常に長い時間がかかります。中性原子アプローチを使用すれば、そのマイルストーンにはるかに早く到達できます」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 つの量子ビットが互いにリンクされ、非常に離れた距離で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。それに比べて、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、安定化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と、研究者は無秩序の影響を受けにくいスピン（粒子の固有角運動量）と呼ばれる原子核の量子特性を利用できる。 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のコンピューターと同等の処理能力を持っていると述べた。チームは、来年には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る。

アン・カン（ニューサイエンティスト誌による）

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