フランスの研究機関CEAとC12 Quantum Electronicsは、革新的な量子コンピュータ設計を発表しました。これはまさに量子のためのウェハスケールエンジンとしか言いようがありません。CMOS製造技術へのアプローチとして、CEAの年間50億ドルの資金援助を受け、両社はカーボンナノチューブベースの量子ビットを200mm（7.9インチ）ウェハ単位で大規模に製造することを目指しています。その結果、トランジスタ密度は量子密度と並行して機能するようになりました。
これまでにも、何らかの形でトランジスタ製造に近似することを目指した量子コンピューティング設計がいくつか存在しました。その考え方は、量子ビットの製造が既存のシリコン向けプロセス（TSMCの4NやIntel 7など）との互換性が高いほど、より効率的に製造でき、規模も拡大できるというものです。
しかし、提示された設計はどれも200mmウエハースケール全体を想定していませんでした。5,999億ドル規模の半導体市場において、ウエハースケールチップの製造を検討しているのはセレブラスだけであることは、そのことを物語っています。このような設計には途方もない困難が伴いますが、C12は10年末までにウエハースケールの最終プロトタイプを完成させると予想しています。
C12は自信を持っている。同社の技術は、（量子コンピューティングにおけるより特殊なアプローチと比較して）半導体デバイスに近い製造容易性を実現し、「量子コンピューティングのためのスケーラブルで超コヒーレントなプラットフォーム」を実現するだろう。C12のCEO兼共同創設者であるピエール・デジャルダン氏は、最終的な目標は「学術的な製造プロセスを産業グレードの半導体製造プロセスに移行すること」だと述べた。
同社によれば、1時間あたり数千量子ビットを製造可能で、最終的にはウエハサイズの量子コンピューティングチップ1枚あたり「数十万」量子ビットという密度を実現できるという。同社の当初の設計目標は、100万量子ビットの量子コンピュータを実現することだった。おそらく最終的には、単一のウエハ内で実現する必要はないだろう。
C12の量子ビット設計は、超高純度カーボンナノチューブの成長から始まります。これは、同社の施設内で行われることで純度を保証します。次に、化学蒸着法により、C12炭素同位体を原子一つ一つ丁寧に配置することで、ナノチューブ構造を形成します。
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これは避けられないことです。なぜなら、ナノチューブ内に他の同位体（または原子粒子）が存在すると、相互作用を引き起こすからです。その結果、恐ろしい「スピンノイズ」が増加します。これは量子機械における主要な擾乱源の一つであり、量子ビットの完全な崩壊、計算エラーの発生、あるいはワークロードの中断につながる可能性があります。そこで、ナノチューブを使用する前に、非侵襲的な方法で不純物を選別しました。99%の純度（つまり、C12炭素同位体を99%含む）のものだけが次のステップに進みます。
カーボンナノチューブは、半導体製造業界で既に大量生産されているICチップ上に、細心の注意を払って配置されます。カーボンナノチューブはゲート電極アレイの上に浮かぶように配置され、最適な環境隔離を確保することで、「電荷と機械ノイズによるデコヒーレンスを大幅に低減」します。マイクロ波ベースの新型レギュレータにより、システムの量子ビットを互いに自由に結合させることができます。これにより、性能が向上すると同時に、量子ビットの状態変化に対する環境からの干渉も低減されます。
半導体業界からすでに豊富なインスピレーションを得ていることを考慮すると、これらのウエハースケールのコンピューティング チップ 2 つが、ネットワーク ソリューション (おそらくフォトニック ベース) を通じて拡張できるという考えは、次に最も抵抗の少ない道のように思われます。
この発表は実用的なプロトタイプが完成する前、しかし実際のハードウェアテストが既に完了した後であることを忘れてはなりません。現在、IBMのEagle量子コンピュータは127量子ビットを搭載しており、IBMは以前、2030年までに100万量子ビットの密度に到達すると発表していました。CEAとC12の100万量子ビットのプロトタイプによって、この分野で真のポールポジションを狙う新たな有力候補が誕生しました。しかし、量子コンピュータシステムの性能には多くの指標が影響し、他の企業（例えば、比類なき財力を持つMicrosoftなど）も間違いなくこの競争に参戦しています。
Francisco Pires 氏は、Tom's Hardware のフリーランス ニュース ライターであり、量子コンピューティングに関心を持っています。
