IonQ、2023年にデータセンター向けのラックマウント型量子コンピュータを発売予定
フレデリック・ラルドノア@fredericl / 11:00 PM GMT+9-December 9, 2020
量子コンピューティングの概念Qubitsとその量子重ね合わせ状態コンピュータの概念の未来
量子コンピューティングの新興企業であるIonQは本日、9月にIBMから同様の動きがあったのに続き、今後数年間のロードマップを発表しました。
今年初めのDisruptイベントで、IonQのCEO兼社長であるピーター・チャップマン氏は、デスクトップ型の量子コンピュータを手に入れるまでには5年しかないと示唆しました。しかし、IonQは、2023年にはデータセンター向けにモジュラー型のラックマウント型量子コンピュータを販売できるようになり、2025年までには同社のシステムは、さまざまなユースケースで幅広い量子的優位性を実現できるほど強力なものになるだろうと述べています。
今日の発表に先立って行われたインタビューで、Chapman氏は、同社が2021年に向けて取り組んでいるハードウェアのプロトタイプを見せてくれたが、それは作業台に収まるものだった。実際の量子チップの大きさは、現在のところ、0.5ドルの大きさだが、同社は現在、基本的には同社の技術の核となる部分を1つのチップに搭載し、システムを動作させるためのすべての光学部品を統合することに取り組んでいるという。
"それが目標だ」と同氏はチップについて語った。"「2023年になったらすぐに、別の方法でスケールアップできるようになります。製造業でも大規模化が可能になります。私たちがやっているハードウェアには量子的なものは何もありません」と彼は言いましたが、IonQの共同設立者でチーフサイエンティストのChris Monroe氏はすぐにそれに飛びつき、「原子を除いてはそうですね」と指摘しました。
この点は重要なポイントです。IonQ社は、マシンのコア技術としてトラップされたイオン量子コンピューティングに賭けたおかげで、IBM社や他の企業がマシンを動かすために必要とする低温度に対処する必要がないからです。一部の懐疑論者は、IonQの技術はスケールアップが難しいと主張していますが、Chapman氏とMonroe氏はそれを簡単に否定しており、IonQの新しいロードマップでは、2028年までに数千のアルゴリズム量子ビット（エラー訂正を処理するために、10倍から20倍の物理量子ビットで構成されています）を持つシステムを目指しています。
"2024年の初めに約40クビット（アルゴリズムクビット）に達した時点で、おそらく機械学習において量子的な優位性が見られるようになるでしょう」とChapman氏は説明している。"そして、量子的な優位性を得るには、72クビットに到達した時点で、かなり広く量子的な優位性を得ることができると考えられています。つまり、2025年です。2027年に入ると、2028年には数百クビット、いや1000クビットに達することになります。そして今、本格的なフォールト・トレランスに入り始めています。"
アルゴリズミック量子ビットの追加数は、ゆっくりと成長していくだろう。業界の他の人は「論理的量子ビット」について語る傾向がありますが、IonQの定義は少し異なります。
異なる量子システムを比較する方法について話していると、Chapman氏は "忠実度は十分ではない "と指摘する。7,200万、7,200万のクビットを持っていても、そのうちの3つしか使えなければ意味がない、と同氏は言う。"ロードマップを見て、『1000クビットにする』というのは、『気にしない』というようなものですよね？我々の側では、個々の原子を使っているので、小さなガスの小瓶を見せて、『見てください、1兆クビットを持っています、計算する準備ができています！』と言うこともできますが、それらは特に有用ではありません。しかし、それは特に有用なものではありません。ロードマップでは、有用な量子ビットの話をしようとしました。
彼はまた、IBMや量子エコシステムの他の企業が提唱している量子体積は、ある時点で数値が高すぎるため、特に有用ではないと主張しています。しかし、本質的には、IonQは量子体積を使用していますが、アルゴリズムの量子ビットを、与えられたシステムの量子体積のlog(2, x)として定義しています。
IonQ社がこのアルゴリズムクビットのうち32個(現在のシステムでは22個)を達成できれば、現在のシステムで主張している400万個の量子体積ではなく、42億個の量子体積を達成することが可能になる。
モンロー氏が指摘したように、同社のアルゴリズムクビットの定義では、可変誤差補正も考慮に入れている。誤り訂正は、量子コンピューティングの主要な研究分野であることに変わりはないが、当面はゲートの忠実度を高く保つことができるため、まだ心配する必要がないとIonQ社は主張しており、13:1のオーバーヘッドで誤り訂正された最初のフォールトトレラントな演算をすでに実証している。
"ネイティブエラーが非常に低いため、この22のアルゴリズムクビットを使用してエラー補正を行う必要はありません。しかし、[99.99%]の忠実度を得るためには、誤差補正を少しだけリークする必要があります。その場で調整することができます。どのくらいの誤差補正が必要ですか？オールオア・ナッシングではありません」とMonroe氏は説明しています。
IonQは、「他の技術では、ゲートの忠実度やクビットの接続性が低いため、エラー訂正された1つのクビットを作成するには、1,000、10,000、あるいは1,000,000,000クビットが必要になるかもしれない」と考えていると言うことを恐れていません。
これらすべてを実践するために、IonQは本日、システムの比較が容易になると主張するアルゴリズムQubit Calculatorを発表しました。
近い将来、IonQは、エラー訂正のために16:1のオーバーヘッドを使用することを期待しています。つまり、高忠実度のアルゴリズムクビットを作成するために16個の物理クビットを使用することを期待しています。約1,000論理クビットに達したら、32:1のオーバーヘッドを使用すると予想されています。"クビットを追加すると、忠実度を上げる必要があります」とChapman氏は説明し、2028年の1,000クビットマシンのために、IonQは32,000個の物理クビットを制御する必要があると考えています。
IonQ社は、技術の拡張に技術的なブレークスルーは必要ないと長い間主張してきました。実際、同社は、1つのチップに多くの技術を搭載することで、そのシステムはデフォルトでより安定したものになると主張している（結局のところ、ノイズはクビットの大敵である）が、これはレーザービームがそれほど遠くまで移動する必要がないことも理由の1つである。
Chapman氏は、ちょっとした宣伝をすることを決して恐れない人で、近日中に量子コンピュータの1台を小型飛行機で飛ばして、どれだけ安定しているかを見せたいと考えているとさえ述べています。しかし、注目に値するのは、IonQ社は競合他社よりも短期的にシステムをスケールアップすることにはるかに強気であるということだ。Monroe氏はそれを認めているが、現時点では基本的な物理学の話だと主張している。
"特にソリッドステート・プラットフォームでは、彼らは素晴らしい物理学をやっています」とMonroe氏は言う。"彼らは毎年少しずつ進歩していますが、10年後のロードマップは、固体クォビットをベースにしたもので、物質科学のブレークスルーに依存しています。そして、多分、彼らはそこに到達するでしょう、それは明らかではありません。しかし、原子の物理学は全て縫い付けられていますし、我々は工学的な道筋に非常に自信を持っています。 なぜなら、それは実績のあるプロトコルと実績のあるデバイスに基づいた工学的なものだからです。
"我々は製造の問題を抱えていません。100万個のクビットが欲しいのか？問題ありません。それは簡単だ」とチャップマンは口を滑らせた。