日本の分子科学研究所の研究チームは、量子コンピューティングにおいて大きな進歩を遂げ、2 量子ビット ゲートの助けを借りてそれを実現しました。 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 量子ビット 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、研究者たちは、この種のテクノロジーに関連するいくつかの制限を克服する必要がありました。 ただし、落とし穴があります。研究に基づいていない環境では、彼らが使用した方法を再現するのは難しいかもしれません。
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入り口となるかもしれません。 また、ハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) タスクが大幅に高速化される可能性もあります。 可能性は間違いなく存在しており、次のようなテクノロジー巨人は IBM インテルやインテルもこの問題に取り組んでいますが、そこには限界もあります。だからこそ、世界中の研究チームがこのテーマの研究を続けています。
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大学院生のイーライ・チュー氏と助手が率いる分子科学研究所の科学者チーム シルヴァン・ド・レセレック教授と大森健二教授が研究を実施し、その結果を『雑誌』に発表した。 自然フォトニクス. 彼らが実行できた 2 量子ビットのゲート操作は初期段階ではありますが、重要なステップです。 トムのハードウェア 『Nature』の最初の論文がオンラインに掲載された後のプロセスを詳しく説明した最初の出版物の 1 つです。
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研究者らは、2つの原子量子ビットを大幅に冷却するためにレーザーを使用した。
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。量子ビットの値は 1 または 0 に限定されません。 代わりに、両方を表すこともできます
2 量子ビットのゲート操作では量子ビットがもつれている必要があり、このもつれはデコヒーレンスを早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トになる前に、演算をより高速に実行する必要があるか、エンタングルメントがより長く続く必要があります。 科学チームは、物事を大幅にスピードアップするという最初のアプローチを採用し、それを実行し、その過程で世界記録を達成しました。
研究者らは、元素ルビジウムから作られた2つの原子量子ビットを大幅に冷却するためにレーザーを使用した。 気温は絶対零度に近くなり、摂氏マイナス273.15度まで下がりました。 次に、光ピンセットを使用して、これらの原子を相互に 1 マイクロメートル以内に固定しました。 次に、レーザーを利用して量子ビットを 10 ピコ秒間隔で操作しました。 ピコ秒は 1 兆分の 1 秒に相当します。
上記の手順により、研究者らは量子ゲートをわずか 6.5 ナノ秒で実行することに成功し、これは世界最速の 2 量子ビット ゲート操作となりました。 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ことを意味するものではありませんが、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、この種のテクノロジは、最も一般的に使用される HPC 設定で再現するのが難しい場合があります。
研究者らがこの超高速量子ビットゲートを実行するために使用したルビジウム原子量子ビットは、動作させるために絶対零度近くまで冷却する必要がある。 特殊なケースではそうすることも可能ですが、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ことになるでしょう。 一方で、たとえこのテクノロジーがいつかは主流にならないとしても、科学者たちはコンピューティングの未来が正確にどこにあるのかを見極めようと努力を続けているため、この研究は重要です。
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