量子コンピュータはレゴのように作られる

このアイデアによれば、量子ビット ブロックは、レゴ ピースを組み立てて形を作るのと同じように、「プラグ アンド プレイ」プロトコルを備えたデバイスを介して科学者によって接続されます。

量子コンピュータは量子力学の原理に基づいて計算を実行でき、特定の種類の最適化および処理タスクでは従来のコンピュータよりも優れた性能を発揮すると期待されています。

物理学者やエンジニアは過去数十年にわたってさまざまな量子コンピューティング システムを実証してきましたが、計算中に発生するエラーを修正しながら実用的な問題を解決できるようにこれらのシステムを確実に拡張することは、これまでのところ課題となっています。

量子コンピュータ内部の量子ビットのリンクは依然として問題です。

量子コンピュータを単一の統合デバイスとして構築することは極めて困難であることが判明しています。これらのマシンは、量子情報の基本単位である数百万個の量子ビットを操作することに依存していますが、これほど多数の量子を一つのシステムに統合することは大きな課題です。

小さなレゴブロックを組み合わせてより大きく複雑なデザインを形成するのと同じように、研究者はより小型で高品質のモジュールを構築し、それらを接続して完全な量子システムを形成できます。

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究者らは最近、超伝導量子プロセッサのフォールトトレラント性、スケーラビリティ、再構成可能なスケーリングを可能にする新しいモジュール型量子アーキテクチャを発表しました。フォールトトレラントなスケーリングは、量子効果と長期的な量子計算を実行するために必要な条件を維持するために不可欠です。

相互接続ケーブル プロトコルは、レゴ ブロックのように量子ブロックをリンクします。

彼らが提案するシステムは、 Nature Electronics 誌に掲載された論文で発表されており、独立して動作し、相互接続を介して他のモジュールに接続され、より大きな量子ネットワークを形成する複数のモジュール（超伝導量子ビットデバイスなど）で構成されています。

簡単に言えば、これらの接続により、システム内の各量子ビットは、通常のコンピュータに周辺機器を追加するのと同じように、「プラグアンドプレイ」で接続するだけで済みます。このタイプの相互接続ケーブルは、システムの計算誤差を1%未満に低減する効果もあります。

「この研究の出発点は、超伝導量子コンピューティングの分野では、プロセッサを複数の独立したデバイスに分割する必要があるという当時の理解でした。このアプローチは『モジュラー量子コンピューティング』と呼んでいます」と、研究の共著者であるヴォルフガング・プファフ氏は説明する。

近年、この考え方は広く受け入れられ、IBMのような企業でさえもそれを追求しています。この研究は、モジュール型アプローチとのエンジニアリングフレンドリーな接続を実現する可能性があります。

本質的に、Pfaff氏と彼の同僚たちは、量子デバイス間を量子情報の伝送中に信号劣化や電力損失を最小限に抑えながら接続する戦略を考案しています。さらに、デバイスの接続、切断、再構成を容易にしたいと考えています。

「簡単に言えば、私たちの方法は、バス共振器と呼ばれる高品質の超伝導同軸ケーブルを使用することです」とPfaff氏は説明します。

容量性量子ビットをカスタム コネクタ経由でケーブルに接続し、ケーブルを量子ビットの非常に近く (サブ ミリメートルの精度) に配置します。複数の量子ビットが同じケーブルに接続されている場合は、それらの量子ビットも配置します。

モジュール型量子ネットワークを作成するための研究者の新しいアプローチは、量子システムをスケーリングするための従来のアプローチに比べて大きな利点があります。

初期テストでは、この方法により、超伝導体ベースの量子デバイスを安全に接続し、その後、デバイスに損傷を与えることなく切断することができ、量子ゲートで大きな信号損失を引き起こすこともないことがわかりました。

「私たちのアプローチでは、再構成可能な量子システムをゼロから構築する機会があり、例えば、時間の経過とともに量子デバイスのネットワークにさらに多くのプロセッサモジュールを「プラグイン」するオプションがあると考えています」とパフ氏は付け加えた。

「現在、接続される要素の数を増やしてネットワークを大規模化できるかどうかを検討するための設計に取り組んでいます。また、システム内の損失をより適切に補償し、量子エラー訂正と互換性のあるアーキテクチャを実現する方法も検討しています。」

量子コンピュータについて学びましょう。

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https://scitechdaily.com/scientists-build-quantum-computer-that-snaps-together-like-legos/

出典: https://khoahocdoisong.vn/may-tinh-luong-tu-se-duoc-xay-dung-nhu-lap-ghep-lego-post2149050243.html