科学者たちは量子コンピューティングのブレークスルーを達成しました

日本の分子科学研究所の研究チームは、2 キュービットゲートの助けを借りて、量子コンピューティングで大きな進歩を遂げました。量子ビットは、コンピューティングで使用される情報の基本単位であるバイナリビットに相当する量子です。

チームは、世界最速の 2 キュービットゲートをわずか 6.5 ナノ秒で実行することに成功しました。その過程で、研究者はこの種の技術に関連するいくつかの制限を克服しなければなりませんでした。ただし、落とし穴があります。彼らが使用した方法は、研究ベースではない環境で再現するのが難しい場合があります。

量子コンピューティングはまだ未知の領域ですが、現代のコンピューターでは対処できない問題を解決するためのゲートウェイになる可能性があります。また、ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) タスクを大幅に高速化する可能性もあります。可能性は確かにあり、IBM や Intel などの巨大テクノロジー企業がそれを利用していますが、限界もあります。これが、世界中の研究チームがこのテーマを探求し続けている理由です。

分子科学研究所の科学者チームは、大学院生の Yeelai Chew、Sylvain de Léséleuc 助教、および大森健司教授が率い、研究を実施し、その結果をネイチャーフォトニクス. 彼らが実行できた 2 キュービットゲート操作は、初期段階ですが重要なステップです。トムのハードウェア Nature の最初の記事がオンラインに掲載された後、プロセスを詳述した最初の出版物の 1 つです。

研究者は、2 つの原子キュービットを大幅に冷却するためにレーザーを使用しました。

量子ビットは、私たちが日常のコンピューティングでよく知っているビットに相当する量子です。ただし、量子ビットには利点があります。値が 1 または 0 に制限されていません。代わりに、両方を表すことができますとゼロ。これにより、はるかに効率的になり、はるかに短い時間枠で複雑なタスクを実行する能力が解き放たれます. 残念なことに、キュービットはデコヒーリングが速いため、正確な結果が返されなくなります。

2 キュービットゲート操作では、キュービットをエンタングルする必要があり、このエンタングルメントは、デコヒーレンスを速めるさまざまな要因の影響を受けます。デコヒーレンスの問題は、2 つの方法で対処できます。量子ビットがデコヒーレンスする前に操作をより高速に実行するか、エンタングルメントをより長く持続させる必要があります。科学チームは最初のアプローチを採用しました。それは物事を劇的にスピードアップすることでした。そして、彼らはそれを実行し、その過程で世界記録を達成しました。

研究者は、元素ルビジウムで作られた2つの原子キュービットを大幅に冷却するためにレーザーを使用しました。気温は絶対零度に近づき、マイナス273.15度まで下がった。次に、これらの原子は、光ピンセットを使用して、互いにマイクロメートル以内に固定されました。次に、レーザーを利用して 10 ピコ秒間隔で量子ビットを操作しました。ピコ秒は 1 兆分の 1 秒に相当します。

上記の手順により、研究者はわずか 6.5 ナノ秒で量子ゲートを実行することに成功し、世界最速の 2 キュービットゲート操作になりました。以前の記録は 15 ナノ秒でした。

この飛躍は、量子コンピューティングが突然普及するという意味ではありませんが、科学者がその方向に大きく前進していることを意味します。残念ながら、このタイプのテクノロジは、最も一般的に使用される HPC 設定で複製するのが難しい場合があります。

この超高速キュービットゲートを実行するために研究者が使用したルビジウム原子キュービットは、機能するために絶対零度近くまで冷却する必要があります。これは特殊なケースでは可能ですが、現実的には、管理が容易になるまで、ほとんどの組織は別のソリューションに頼るでしょう。一方で、このテクノロジーがいつの日か頼りになるものにならなくても、科学者はコンピューティングの未来がどこにあるのかを正確に判断しようとし続けているため、研究は重要です.