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。

アトム・コンピューティング社が開発した最大の量子コンピュータ。写真：アトム・コンピューティング社 — アトム・コンピューティング社が開発した最大の量子コンピュータ。写真：*アトム・コンピューティング社*

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（433量子ビット）の2倍以上の量子ビット数を備えています。量子ビット数が多いことが必ずしも性能向上につながるわけではありませんが、ノイズの多い現在の研究用マシンとは異なり、将来のエラーフリーの量子コンピュータには、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、カリフォルニアのスタートアップ企業Atom Computingが開発したこの記録破りのマシンは、2次元格子内にレーザーで固定された中性原子を使用し、1,180量子ビットを搭載していると、 New Scientist誌が10月24日に報じました。

アトム・コンピューティングのCEO、ロブ・ヘイズ氏によると、この設計の利点の一つは、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。将来、エラーフリー（フォールトトレランスと呼ばれる特性）を備えた実用的な量子コンピュータを実現するには、プログラミング量子ビットと並列に動作する、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、数十量子ビットにスケールアップするだけでは、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。中性原子アプローチであれば、はるかに早くそこに到達できます」とヘイズ氏は説明する。彼によると、アトムコンピューティングチームは、マシン内の量子ビット数を2年ごとに約10倍に増やすことを目指しているという。

1か0のどちらかである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性があり、その特性は構成方法によって大きく異なります。中性原子は量子もつれ（2つの量子ビットが結合し、遠く離れていても互いに影響を与えることができる奇妙な量子効果）に適しており、より安定しています。Atom Computingのコンピュータの量子ビットは、量子状態の崩壊を約1分間防ぎ、フォールトトレランスを実現します。比較対象として、IBMのOspreyコンピュータの量子ビット結合時間はわずか70～80マイクロ秒です。

ヘイズ氏らが量子ビットとして用いたイッテルビウム原子が、この長いコヒーレンス時間を実現している。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計算を行うが、電子は強力なレーザー光によって容易に乱されてしまう。イッテルビウムを用いることで、研究者らは原子核のスピン（粒子固有の角運動量）と呼ばれる量子特性を利用することができ、スピンは乱れの影響を受けにくい。アトムコンピューティングの研究者ベン・ブルーム氏によると、原子核は電子ほど強く外部環境と相互作用しないという。

量子ビットは非常に多様な特性を持つため、異なるマシン間で比較することは困難です。しかし、ブルーム氏によると、Atom ComputingのマシンはIBMのコンピュータと同等の処理能力を備えています。チームは、このコンピュータを来年、クラウドコンピューティングアプリケーション向けに顧客に提供したいと考えています。

アン・カン（ニューサイエンティスト誌によると）

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