光方式の量子コンピュータは、以下のことから非常に有望な候補の一つと考えられています。
- (1)計算のクロック周波数（動作周波数）を数百テラヘルツ（THz、1THzは1兆ヘルツ）という光の周波数まで原理的には高められる
- (2)他方式と違いほぼ室温動作が可能
- (3)光多重化技術[4]によりコンパクトなセットアップで大規模計算が可能
- (4)光通信と親和性が高く量子コンピュータネットワークの構築が容易と考えられる
特に光通信で培われた超高速光技術が、光量子コンピュータにとって非常に有用なアセット（資源）であり大きなアドバンテージになります。
古澤 チームリーダーは20年以上にわたり、光量子コンピュータ研究のトップランナーであり、その間に理研と東京大学で培ったさまざまな技術が今回の光量子コンピュータに結実しました。基幹部である超広帯域量子光生成デバイスは、NTT先端集積デバイス研究所によって長く研究されている超高速通信用光デバイスを基に開発した量子光源が提供され、クラウドシステムは株式会社Fixstars Amplifyの協力により整備されました。2024/11/08
量子コンピュータ構築競争は金で舗装されている - IDTechExが発表
PRニュースワイヤー
2024年3月18日月曜日 4時32分 GMT+9-4 分 読了
ボストン2024年3月18日PR Newswire＝共同通信JBN】量子コンピューティングは、指数関数的に速い創薬、電池化学の開発、多変量ロジスティクス、自動車の自律性、正確な資産価格決定などを可能にすると期待されている。 過去10年間で、量子コンピューター・ハードウェアの開発に積極的な企業の数は4倍に増加した。 2022年から2024年にかけて、量子コンピューティング市場では1億米ドルを超える複数の資金調達ラウンドが終了し、研究室ベースのおもちゃから商用製品への移行が始まった。
大規模なフォールトトレラント量子コンピューターの構築競争が進行中であり、論理量子ビット数の増加がハードウェア開発者にとって当面克服すべき重要なハードルとなっている。 しかし、操作や読み出しの複雑さの軽減、インフラ需要の削減など、さらに多くの課題が残されている。 そのため、いくつかのモダリティから早い段階で競争上の優位性が見られるものの、勝者が決まるまでにはまだ長い道のりがある。 出典 IDTechEx
大規模なフォールトトレラント量子コンピュータを構築するための競争が進行中であり、論理量子ビット数の増加がハードウェア開発者にとって近い将来に克服すべき重要なハードルとなっている。 しかし、操作や読み出しの複雑さを軽減し、インフラ需要を減らすなど、さらに多くの課題が残っている。 このように、いくつかのモダリティから早い段階での競争優位の兆候が見られるにもかかわらず、勝者が決まるまでにはまだ長い道のりがある。 出典：IDTechEx IDTechExMore
量子コンピューティング市場では、異なる企業間だけでなく、量子コンピューティング技術間の競争も激化している。 今日、論理的あるいはエラー訂正された量子ビットの必要性に注目が集まっている。 今後の課題は、ハードウェアの規模を拡大し、量子ビットの数を増やしながら、エラーやインフラ需要を減らすことである。 今日、大手企業が搭載している論理量子ビットは1～50個だが、古典的なコンピューティングと比較して意味のある優位性を提供するには、数千個が必要であろう。
大規模なフォールトトレラント量子コンピュータを構築するための競争が進行中であり、論理量子ビット数の増加がハードウェア開発者にとって近い将来に克服すべき重要なハードルとなっている。 しかし、操作や読み出しの複雑さの軽減、インフラ需要の低減など、さらに多くの課題が残されている。 このように、いくつかの量子コンピュータが早期に競争優位に立つ兆しを見せているものの、勝者が決まるまでにはまだ長い道のりがある。 出典 IDTechEx
しかし、今日の量子コンピューティング・ハードウェア市場は、技術的な準備レベルが低いにもかかわらず、収益が急速に伸びているというユニークな性質を持っている。 国立研究所やスーパーコンピューティング・センターは、主に研究用として、また、より多くのローカル・ユーザーが「有料でプレイ」できるようにするために、すでに初期段階のマシンを施設内に設置する投資を行っている。 これは、量子センシングや量子通信と組み合わせることで、経済的、国家安全保障的に大きなメリットをもたらす可能性があるためである。 その結果、複数の技術的な課題が残る一方で、商業的な優位性を得るための競争は、一部の企業にとっては金で敷き詰められたものになりそうだ。 しかし、10年後の終わりには、商業的価値と投資収益率を達成しなければならないというプレッシャーが高まるため、現在先頭を走っている企業が長期的に真の勝者になるとは限らない。
細分化された環境の中で競合する量子コンピューティング技術が数多く存在する中、どのアプローチが優勢になりそうかを見極めることは、このエキサイティングな業界におけるビジネスチャンスを見極める上で不可欠である。 IDTechExの最新レポート「量子コンピューティング市場2024-2044：技術、動向、プレーヤー、予測」は、世界の未解決の課題を解決する画期的なアプローチを約束するハードウェアを対象としています。 本レポートでは、企業へのインタビューや複数のカンファレンスへの出席を含む広範な一次調査および二次調査をもとに、競合する量子コンピューティング技術（超伝導、シリコン・スピン、フォトニック、トラップドイオン、中性原子、トポロジカル、ダイヤモンド欠陥、アニーリング）を詳細に評価している。
これらの競合する量子コンピューティング技術は、量子ビット数、コヒーレンス時間、忠実度などの主要なベンチマークによって比較される。 量子ビットの初期化、操作、読み出しに必要なハードウェアを組み込み、コンピュータシステム全体のスケーラビリティを評価する。 そこで、2024年から2044年までの20年間の市場予測を行った。 量子コンピュータの利用可能な総市場は、機能の進歩やクラウドアクセスのビジネスモデルを考慮し、時間の経過とともにハードウェアの売上高に換算される。 ハードウェア市場全体は、2034年までに8億米ドルに成長すると予測されている。 この成長は、製薬、化学、航空宇宙、金融などのアプリケーションによって牽引され、データセンター、研究機関、プライベートネットワークへの量子コンピュータの設置が増加する。 売上と台数の予測は、対象となる方法論ごとに8つの予測ラインに分かれている。 各手法を利用した量子コンピュータのスタートアップ数や、達成された量子ビットのマイルストーンに関する過去のデータも含まれている。
理研、量子計算機をスパコン富岳と連携 25年めど実用化
文科省は「量子古典ハイブリッドコンピューティング」と「未来の予測制御の科学」を掲げ、新事業を立ち上げる。量子コンピューターは２２年度中に理研で国産初号機が開発される計画。これらを用いてハイブリッドコンピューティングの基盤や利用環境を整える。
現行スパコンの高度化のために、次世代シリコン半導体や極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィー光源などの技術を開発する。こうした国家的、社会的に重要な先端技術を集中的に研究するため、理研の管理体制を強化する。
昭和電工は実用段階に入った“疑似量子技術”を使いこなし、成果を上げ始めている。組み合わせ最適化問題に特化した富士通の高速情報処理技術「デジタルアニーラ」を使い、半導体材料の最適な配合探索にかかる時間を従来の数十年以上から数十秒へ大幅に高速化した。これで得た配合は約３０％高い性能を実現した。
2023.07.13
「掛け算」のできる光量子コンピュータへ －柔軟・高速な非線形計算で光電場の非線形測定を実現－
理化学研究所（理研）量子コンピュータ研究センター光量子計算研究チームの阪口淳史特別研究員、古澤明チームリーダー（量子コンピュータ研究センター副センター長、東京大学大学院工学系研究科教授）らの国際共同研究グループは、量子計算[1]のための光電場の非線形[2]測定を初めて実現しました。
本研究成果は、光を使った量子コンピュータ[1]において汎用的な量子計算を可能にする非線形計算に相当し、誤り耐性型[3]汎用光量子コンピュータの実現につながると期待できます。
非線形測定は光量子コンピュータにおいて「掛け算」を可能にするために不可欠の要素であり、その実現は長年の課題でした。
今回、国際共同研究グループは、デジタル回路を用いた柔軟かつ高速な非線形計算を電気－光制御に導入することで、光電場に対する非線形測定器を構築しました。さまざまな入力光を用意し、入出力関係から測定器の量子的な性質を確認し、作製した測定器が所望の非線形測定を実行していることを実証しました。
本研究は、オンライン科学雑誌『Nature Communications』（7月12日付：日本時間7月12日）に掲載されました。
様々なアーキテクチャの量子コンピュータの開発が進んでいますが、NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum device）と呼ばれる現状の量子コンピュータで扱える量子回路はノイズの影響を除去しきれず、実用的な問題を解くには様々な課題があります。その一方、正確に計算できる実用的な誤り訂正量子コンピュータ（FTQC：Fault Tolerant Quantum Computer）の実現には、十数年以上を要すると予測されています。加えて、FTQCの実現と同時に量子コンピュータをすぐに実用化できるように、現時点から量子アプリケーションの開発を並行して進めることが重要ですが、現状の量子コンピュータは量子ビットエラーなどの問題があり、長いステップの計算が正確に行えない難題があります。
一方、量子シミュレータは、エラーの問題がないため長いステップの量子計算シミュレーションが実行可能ですが、従来型のコンピュータ上で量子計算を模擬するシステムであり、量子コンピュータの実現により期待されている計算の加速、いわゆる、量子加速は実現できません。
富士通、理研は連携センターにおいて協力して超伝導量子コンピュータの開発を進めていますが、量子コンピュータの活用やアプリケーション開発を進める上では、量子シミュレータとも併用できる環境が必要であると考えています。
量子計算における誤り訂正は、古典的なコンピュータとは異なる一連の困難さがあります。これは量子ビットが連続的な状態を持ち、また量子ビットを観測するとその状態が崩壊するという量子力学の特性によるものです。それにもかかわらず、いくつかの量子誤り訂正の技術が提案されています。
1. 量子エラー訂正符号：これらは、特定のエラータイプを検出し、訂正するための量子ビット配列を利用します。有名な例としては、ショアの9量子ビット符号やスチルウェル符号があります。
2. トポロジカル量子エラー訂正：これらの手法は、トポロジカル量子計算を利用してエラーを訂正します。トポロジカル量子計算は、量子ビットを特定の幾何学的な配列（例えば、二次元格子）に配置し、その幾何学的特性を利用してエラーを検出し訂正します。トポロジカルエラー訂正は、物質中のトポロジカル状態を利用するトポロジカル量子計算と密接に関連しています。
3. デコヒーレンスを防ぐ方法：デコヒーレンスは、量子ビットが周囲の環境と相互作用することで生じるエラーの一種で、これを防ぐ方法がいくつか考案されています。例えば、量子ビットの物理的な環境を制御することで、温度、電磁放射、振動などの外部因子からの影響を最小限に抑えます。
4. フォールトトレラント量子計算：これは、エラーが生じても計算が正しく進行するような量子回路を設計するアプローチです。これには、エラーを訂正するための冗長な量子ビットを含む回路を設計することが含まれます。
これらの技術は、現在の量子計算技術の限界を克服し、量子計算機が大規模かつ実用的になるための重要な
これらの技術は、現在の量子計算技術の限界を克服し、量子計算機が大規模かつ実用的になるための重要な要素です。
量子エラー訂正はまだ初期段階で、効果的なエラー訂正法を開発することは大きな挑戦を伴います。量子ビットの誤り訂正には、高度な技術と深い理論的理解が必要であり、その達成にはまだ時間がかかると考えられています。
しかし、この分野の研究は急速に進んでおり、量子エラー訂正の技術が改善されれば、大規模で実用的な量子コンピュータの構築が可能になります。これにより、従来のコンピュータでは解くことが困難な問題に対して、量子コンピュータが新たな解答を提供することが期待されます。
