アマゾンの新しい量子チップが、次世代コンピューティングを実現する競争に参入
トッド・ビショップ著
Amazon は、超強力なコンピューターが世界のいくつかの最大の問題を解決する未来の時代を実現するために必要なリソースを大幅に削減することを約束する、新しいアーキテクチャを備えた量子プロセッサーのプロトタイプを公開した。
「オセロット」と名付けられたこの新しいチップは、最初からエラーを修正することに重点を置いており、電気振動を使用して、本格的な量子コンピューティングを妨げることで悪名高い妨害やエラーの影響を受けにくい方法でデータを保存します。
アマゾンは、このアプローチにより、最終的には従来の量子エラー訂正に必要なリソースのわずか10分の1しか使用せずに、機能的な量子コンピュータを実現できる可能性があると述べている。
木曜朝に発表されたこのニュースは、先週マイクロソフトが、そして12月にグーグルがそれぞれ量子コンピューターの情報の基本単位である量子ビットに異なるアーキテクチャーを採用した量子チップを発表したことに続くものだ。
1と0を切り替える従来のバイナリコンピュータとは異なり、量子力学のおかげで、量子ビットは複数の状態を同時に存在させることができます。これは、化学、生化学、材料科学などの分野において、強力な新しい可能性を解き放つことを約束する技術的なトリックです。
振動、熱、電磁干渉といった環境からの擾乱が量子ビットの繊細な量子状態を容易に乱し、計算ミスにつながるため、この分野では現在、量子ビットの安定性を高め、エラーの発生を抑えることに多くの研究が注力されています。
- Google は、標準の量子ビットを使用し、それを大規模なレベルにまで拡張して、Willow 量子チップのエラーを削減しています。
- マイクロソフトは、より安定しておりエラーの影響を受けにくい「トポロジカル量子ビット」と呼ばれる新しい形式の量子ビットを開発したと発表している。
- Amazon のアプローチでは、振動効果に対する組み込みのエラー保護を使用し、さらにその上にエラー訂正層を追加します。
「我々は量子コンピューティングの新しい時代、つまりエラー訂正ハードウェアの時代に入りつつある」とアマゾンウェブサービスの量子ハードウェア責任者、オスカー・ペインター氏は今週のGeekWireとのインタビューで語った。
ペインター氏は、どのようなアプローチをとっても、実用的な量子コンピューターの実現にはまだ10年以上かかると考えているが、アマゾンの新しいチップがその実現までの期間を早める可能性があると楽観的な見方を示した。
同社のアプローチは、ネイチャー誌の新しい論文でも詳しく紹介されている。
Amazonによると、Ocelotは量子情報をエラーから保護する特殊な粒子を用いた「ボソン量子エラー訂正」を実装した初の量子チップです。ボソンはより広い範囲の状態に存在できるため、エラー訂正の効率が向上します。
同社によれば、これにより量子エラー訂正のコストを最大90％削減することができ、これは量子コンピューティングの長期的な可能性を実現するために最終的に必要な規模に到達するための重要なステップとなる。
アマゾンが使用した量子ビットは、猫が同時に生きている状態と死んでいる状態を描いた有名なシュレーディンガーの猫の思考実験にちなんで、「猫量子ビット」と呼ばれています。
Ocelotはまだ実験段階のプロトタイプであり、顧客には提供されていません。同社は、このアプローチをさらに拡大するには、さらなる研究と投資が必要だと述べています。
AWS は現在、量子研究開発用の特殊なハードウェア、シミュレーター、ソフトウェアを含む Amazon Braket というサービスを提供しています。
アマゾンの量子コンピューティングへの取り組みは、同社独自の量子ハードウェア構築の取り組みを率いるためにカリフォルニア工科大学の物理学者であるペインター氏とフェルナンド・ブランドン氏を2019年に採用したことに遡る。
