マイクロソフトとAtom Computingは論理量子ビットで量子の最先端を飛躍的に前進
アラン・ボイル著
マイクロソフトとアトム・コンピューティングは、従来のコンピュータよりも優位性を発揮できるフォールトトレラントな量子コンピュータを構築する取り組みにおいて新たなマイルストーンに到達したと発表した。
マイクロソフトは、2025年末までにコンピューターの量子機能をAzureクラウドサービスとオンプレミスハードウェアを通じて顧客に提供し始めるとしている。
「私たちは共に、世界で最も強力な量子マシンとなるであろうものを共同設計し、構築しています」とマイクロソフトのエグゼクティブバイスプレジデント、ジェイソン・ザンダー氏はリンクトインの投稿で述べた。
この分野の他の企業と同様に、MicrosoftのAzure QuantumチームとAtom Computingは、量子システムの特性を最大限に活用することを目指しています。量子システムでは、量子ビット（キュービットとも呼ばれます）が複数の値を同時に処理できます。これは、アルゴリズムを解くために通常1と0を処理する従来のシステムとは対照的です。
マイクロソフトは、コロラド州に拠点を置くAtom Computing社と共同で、中性イッテルビウム原子の核スピン特性を利用して量子計算を実行するハードウェアの開発に取り組んできました。大きな課題の一つは、計算中に量子ノイズによって発生するエラーを訂正できるシステムを構築することです。この解決策として、一般的には「物理量子ビット」を複数組み合わせて、自己訂正可能な「論理量子ビット」の配列を生成することが挙げられます。
ArXiv プレプリント サーバーに投稿された論文の中で、研究チームのメンバーは、Microsoft の量子ビット仮想化システムを使用して 256 個のノイズの多い中性原子量子ビットを接続し、24 個の論理量子ビットを持つシステムを作成することができたと述べています。
「これは、記録上最も多くの量子もつれ状態にある論理量子ビットの数を表しています」と、Microsoft Azure Quantumの先進量子開発担当バイスプレジデントであり、本研究の共著者でもあるクリスタ・スヴォア氏は本日のブログ投稿で述べています。「量子ビットの量子もつれ状態は、そのエラー率が量子もつれ状態の閾値である50%を大幅に下回っていることから明らかです。」
システムの論理量子ビット 20 個を使用して、量子計算のベンチマークとして使用される Bernstein-Vazirani アルゴリズムに基づく計算が成功しました。
「論理量子ビットは、物理量子ビットに基づく対応する計算よりも正確な解を生成することができました」とスヴォレ氏は述べた。「エラーを検出・修正しながら計算する能力は、科学的な量子優位性を達成するためのスケーリングにおいて重要な要素です。」
研究者たちは、幅広い可能性の中から最適な解決策を特定することや、分子から市場に至る複雑なシステムをシミュレートすることなど、特定の種類のタスクにおいて量子コンピュータが従来のコンピュータよりも優れた性能を発揮することを期待している。
スヴォレ氏は、マイクロソフトとAtomは、Atomの中性原子ハードウェアとマイクロソフトの量子ビット仮想化システムを統合した量子コンピュータを提供すると述べた。このコンピュータはAzure Quantum Elementsと統合される。
「このサービスは、論理量子ビット、クラウドHPC（高性能コンピューティング）、高度なAIモデルを組み合わせた包括的な科学スイートであり、化学や材料科学を含む複数の分野にわたる探究を可能にするとともに、スキル習得と教育の機会も提供します」とスヴォレ氏は述べた。
アトムコンピューティングのCEO兼創設者であるベン・ブルーム氏は、「マイクロソフトとの協力を継続できることを嬉しく思う」と語った。
「当社の最先端の中性原子量子ビットとマイクロソフトの量子ビット仮想化システムを組み合わせることで、商用量子マシン上で信頼性の高い論理量子ビットを提供できるようになりました」とブルーム氏は述べた。「このシステムは、化学や材料科学を含む複数の分野における急速な進歩を可能にするでしょう。」
MicrosoftとAtomの協力は、唯一の取り組みではありません。今年初め、MicrosoftとQuantinuumは、わずか30個の物理量子ビットから4個の信頼性の高い論理量子ビットを生成したと発表しました。また昨年末には、ハーバード大学の研究者が最大48個の論理量子ビットをエンコードできる量子プロセッサを開発したと発表しました。
これらの初期のマイルストーンは、新たに発表された研究論文に記載されています。ハーバード大学の研究についてメールで質問されたMicrosoft-Atomチームのメンバーは、48論理量子ビットアレイは、24論理量子ビットで達成したより厳密なエンタングルメント状態とは異なる「ランダムな出力状態」を生成したと述べました。ハーバード大学のチームの回路では、50%のエンタングルメント閾値は達成できなかっただろうと彼らは述べています。
量子コンピューティングの標準がさまざまな解釈に開かれているという事実は混乱を招く可能性があるが、それは量子の世界が曖昧であるという評判と完全に一致している。
その他の量子コンピューティングの開発:
- ボストンに拠点を置くスタートアップ企業Lightsynq Technologiesは、Cerberus Venturesが主導するシリーズAの資金調達ラウンドで1,800万ドルを調達したと発表した。Lightsynqは、ハードウェアプロバイダーが量子プロセッサを接続できるようにする光量子インターコネクトを開発している。このベンチャー企業は、Amazon Web Servicesの量子ネットワークセンターで主任科学者を務めていたミヒル・バスカー氏、バート・マキエルセ氏、そしてデビッド・レヴォニアン氏によって設立された。
- IBMは、量子ハードウェアとソフトウェアの進歩を発表しました。これにより、同社のデータセンターは、特定のクラスの量子回路を最大5,000回の2量子ビットゲート演算で確実に実行できるようになります。このシステムは、IBMのQuantum HeronプロセッサとQiskitソフトウェアを活用しています。
- Nvidia は、Google Quantum AI と協力し、Nvidia の CUDA-Q プラットフォームを活用したシミュレーションを使用して次世代の量子コンピューティング デバイスの設計を加速していると述べています。
- D-Wave Quantum は、4,400 以上の量子ビットを誇る Advantage2 量子処理ユニットの調整とベンチマークを完了したと発表しました。
