世界初、汎用計算が可能な「光量子コンピュータ」を開発！量子コンピュータ技術の大きな一歩 理研と東京大学他

量子コンピュータがついに、現実のものとなりつつあります。その中でも、2024年11月8日に理化学研究所（理研）と東京大学、NTT、Fixstars Amplifyの共同研究グループが発表した新しい光量子コンピュータは、量子コンピュータ技術の未来を大きく変える可能性を秘めています。今回開発された光量子コンピュータは、世界に先駆けて実現された汎用型のプラットフォームであり、これにより量子コンピュータの普及と活用が一歩前進することが期待されています。

量子コンピュータは、従来のコンピュータが処理できる範囲を超える問題に取り組むために開発された新たなコンピュータ技術です。量子力学の原理を活用することで、従来のコンピュータでは不可能なほどの速度で膨大な計算を処理できることが期待されています。特に、量子ビット（qubit）を使用することで、膨大な情報を同時に処理することが可能となり、複雑な問題解決に革新をもたらします。

これまでも、量子コンピュータの実現に向けた多くの研究が進められてきましたが、今回発表された光量子コンピュータは、従来の超伝導型などの技術と比較していくつかの優位性を持っています。特に、光を使った方式は、計算の高速化と大規模化を可能にする点で、従来技術に対して圧倒的なアドバンテージを持つとされています。

光量子コンピュータの最大の特徴は、以下の点です。

超高速動作：光は非常に高い周波数で動作するため、計算クロックの速度が飛躍的に向上します。従来のコンピュータに比べ、数百テラヘルツ（THz）の速度で計算が行える可能性があります。
室温動作：多くの量子コンピュータが極低温で動作する中、光量子コンピュータはほぼ室温で動作できるため、冷却のための高コストや複雑な設備が不要です。
大規模計算の可能性：光通信技術を応用することで、大規模な計算が小型のシステムで実現可能となり、より多くの問題を効率的に解決することが期待されています。
これらの利点により、光量子コンピュータは非常に大きな潜在能力を持つと評価されています。

新しい光量子コンピュータは、量子テレポーテーションという革新的な技術を基盤にしています。量子テレポーテーションは、量子もつれを利用して情報を遠隔地に転送する技術で、1998年に初めて実証されました。この技術を応用することで、複雑な量子操作を効率よく実行することが可能となります。

また、今回開発されたコンピュータでは「時間分割多重化手法」を用いており、大規模かつ効率的な量子計算が実現されています。この手法では、複数の光パルスを時間的に分割し、それぞれに量子操作を加えることで、高度な量子計算を実行します。この革新的なアプローチは、光量子コンピュータが持つ計算リソースを最大限に活用できることを意味しています。

今回の光量子コンピュータは、クラウドベースで提供されることにより、ユーザーはインターネットを介してその計算能力を利用することができます。理研の光量子コンピュータ実機はクラウドと接続され、ユーザーは量子回路を設計してクラウド上に送信し、実行結果を受け取ることができます。このクラウド化により、量子コンピュータの利用が広がり、国内外のさまざまな研究機関や企業で活用されることが期待されます。

この光量子コンピュータが実現することで、金融、医療、材料科学、機械学習など、さまざまな分野での応用が進むと考えられています。特に、最適化問題やニューラルネットワークの活用において大きな進展が期待されます。また、量子コンピュータを真に実用化するためには、さらなる多入力化や超高速化、非線形変換の導入など、いくつかの課題がありますが、それらの解決が進むことで、より広範な応用が可能になるでしょう。

将来的には、誤り耐性のある大規模な汎用量子コンピュータが実現され、量子コンピュータが日常的に利用される時代が到来するかもしれません。

今回の光量子コンピュータの開発は、量子コンピュータ技術の大きな一歩を示すものであり、今後の発展に非常に大きな期待が寄せられています。これにより、私たちの計算能力や問題解決のアプローチは、かつてないほど進化することが予想されます。量子コンピュータがもたらす未来の可能性を、私たちは目の当たりにしているのです。

詳細内容は、理化学研究所が提供する元記事を参照してください。

【引用元】

新方式の量子コンピュータを実現

【読み上げ】
VOICEVOX 四国めたん/No.7