最新の量子マシンの計算能力は比較的低く、それを増やすのは容易ではありません。オーストリアの物理学者は、既存の制限を克服し、新世代の量子コンピューターの基礎となるユニバーサル量子コンピューターの新しいアーキテクチャを発表しました。
量子ビット (キュービット) は、同時に 2 つの機能を実行します。つまり、計算ユニットとメモリとして機能します。量子情報はコピーできないため、従来のコンピューターのようにメモリに保存することはできません。この制限により、すべての量子ビットが相互にやり取りできる必要があります。この要件は、強力な量子マシンの出現を妨げています。
2015年、理論物理学者のヴォルフガング・レヒナーは、フィリップ・ハウクとピーター・ゾラーと共に、量子コンピューターの新しいアーキテクチャを提案し、彼らにちなんで「LHZアーキテクチャ」と名付けられました。これらのコンピューティング マシンを最適化するように設計されました。このアーキテクチャの物理量子ビットは、個々のビットを表すのではなく、相対的な一致をエンコードします。これは、すべてのキュービットが互いに相互作用する必要がないことを意味します、と Lechner 氏は説明しました。彼のチームと一緒に、彼はこのパリティの概念がユニバーサル量子コンピューターにも適用されることを示しました。
研究者の 1 人である Michael Felner は、次のように述べています。 「しかし、量子ビットの数が増えるにつれて、そのような論理演算を実装することはますます難しくなります。」
2 つの出版物で、オーストリアの科学者は、新しいアーキテクチャにより、たとえば、多くの量子アルゴリズムの基本要素である量子フーリエ変換をはるかに高速に実行できることを示しました。 「私たちのアーキテクチャの高度な並列性は、たとえば、因数分解のための有名な Shor アルゴリズムを非常に効率的に実行できることを意味します」と Felner 氏は述べています。
新しいアイデアは、効率的なエラー修正も可能にします。通常、量子情報を干渉から保護するために深刻なリソースが割り当てられます。これにより、システム全体のキュービット数の要件が著しく増加します。提案されたモデルは 2 段階のエラー訂正を実装し、1 つのタイプのエラーはハードウェアによって防止され、もう 1 つはソフトウェアによって訂正されます。これにより、将来的に新世代のユニバーサル量子コンピューターを作成できるようになります。
D-Wave Systems とカナダ、米国、日本のさまざまな研究センターの研究者は、2000 キュービットのプログラム可能な 1 次元イジング モデルで量子相転移を初めてシミュレートしました。このような実験を行うことで、科学者は近い将来におけるこの技術の可能性を現実的に評価しようとしています。
2022-11-01 16:36:42
著者: Vitalii Babkin