ハイテク大手は、実用的な量子コンピュータが今世紀中に登場予定だと予想している

IBM、Google、Amazon、Microsoftなどが明らかにした詳細によると、米国のハイテク企業は量子コンピュータシステムを研究室のプロトタイプから産業用マシンにまで拡張すべく競争している。.

チップ設計とエラー訂正の飛躍的進歩により技術的な格差は縮まり、10年という目標が手の届くところまできたとみられる一方、道のりははるかに長くなるだろうと警告する声もある。.

IBMは6月の発表で、以前の計画で欠落していたエンジニアリングの詳細を補う本格的な設計を示した。同社の量子プログラムを率いるジェイ・ガンベッタ氏は、2030年までに材料シミュレーションやAIモデリングといったタスクにおいて従来のAIコンピューター classicを持つマシンを実現するための「明確な道筋」が見えてきたと述べた。.

ジュリアン・ケリー氏が率いるグーグルの量子研究チームは昨年、最大の技術的障壁の一つを取り除いた。また、10年が終わる前にも成果を出すと述べ、ケリー氏は残りの問題はすべて「克服可能」だと述べた。

企業はスケーリングの課題解決に取り組んでいる

アマゾンの量子ハードウェア責任者であるオスカー・ペインター氏は、物理学における主要なマイルストーンを達成したとしても、産業化には15～30年かかる可能性があると警告した。意味のある性能を発揮するには、量子の基本単位である200量子ビット未満から100万量子ビット以上への飛躍が必要だ。.

量子ビットの不安定性により、スケーリングは阻害され、その有効な状態は数分の1秒に制限されます。IBMの433量子ビットを搭載したCondorチップでは、コンポーネント間の干渉が見られました。Rigetti ComputingのCEO、スボド・クルカルニ氏はこの問題を「厄介な物理問題」と表現しました。IBMはこの問題を予測しており、現在は干渉を低減するために別のカプラを使用していると述べています。.

初期のシステムは、性能向上のために個別に調整された量子ビットに依存していましたが、これは大規模には実現不可能です。現在、企業はより信頼性の高い部品とより安価な製造方法の開発に取り組んでいます。.

Googleは 、部品価格を10分の1に削減し、10億ドルで本格的なシステムを構築するというコスト削減目標を掲げている。エラー訂正、つまりデータを複数の量子ビットに複製することで、1つの量子ビットが失われても結果が損なわれないようにする技術は、スケーリングに必要な要件とみなされている。

システムの規模に応じてエラー訂正能力が向上するチップを実証しているのは、Googleだけだ。ケリー氏は、このステップを省略すると「ノイズを出力する非常に高価なマシン」になってしまうと述べた。

競合するデザインと政府の支援

IBMは、低密度パリティ検査符号と呼ばれる別の誤り訂正方式に賭けており、Googleの表面符号方式よりも必要な量子ビット数が90%少ないと主張している。表面符号はグリッド内の各量子ビットを隣接する量子ビットと接続するが、実際に機能するには100万量子ビット以上が必要となる。.

IBMの手法では、量子ビット間の長距離接続が必要となり、その設計は困難です。IBMはこれを実現したと発表していますが、ガートナーのマーク・ホルバート氏をはじめとするアナリストは、この設計はまだ理論段階であり、製造工程で実証する必要があると述べています。.

配線の簡素化、複数のチップをモジュールに接続すること、システムを絶対零度近くに保つための大型の極低温冷蔵庫の構築など、その他の技術的なハードルも残っています。.

が使用している超伝導量子ビットは IBM を見せているもののtron、制御が難しい。トラップされたイオン、中性原子、光子といった代替手段はより安定しているものの、速度が遅く、大規模システムへの接続が困難である。

英国に拠点を置くユニバーサル・クォンタムのCEO、セバスチャン・ワイド氏は、政府の資金提供決定により、候補は数社に絞られる可能性が高いと述べている。国防総省の研究機関である国防高等研究計画局（DARPA）は、実用化への最速の道筋をdentための検討を開始した。.

アマゾンとマイクロソフトは、エキゾチックな物質状態を含む新しい量子ビット設計を実験している一方、既存の企業は古い技術の改良を続けている。「難しいからといって、できないわけではない」とホルヴァート氏 は述べ、100万量子ビットの目標達成に向けた業界の決意を要約した。