研究者らが、ダウンタイムゼロのハイブリッド512量子ビット量子アレイを発表

シカゴ大学の研究チームは、新たなハイブリッド量子設計により、前例のない量子ビット密度を達成しました。2種類の量子ビットを活用することで、同じアレイに512個の量子コンピューティングユニットを集積し、新記録を樹立しました。ただし、これらの量子ビットはすべて同じではありません。これは設計上の理由です。この研究は、ハイブリッド量子コンピューティング設計を最先端技術に押し上げ、より効果的な量子スケーリングを可能にする可能性があります。

典型的な量子ビットアレイは、すべて同じ種類の量子ビット（トラップイオン、トポロジカル超伝導体、フォトニクスなどに基づくもの）で構成され、それらが互いに絡み合って動作します。これにより、システム設計者はすべてのコンピューティングリソース（量子ビット）を同じ手法で呼び出すことができ、同時に量子ビットのコヒーレンス要件を簡素化できます。特定の量子ビット実装は、特定の環境条件やデータ収集条件に対してより敏感であるため、研究者や量子システム設計者は、それらの条件に合わせてシステムを強化します。

「単一原子で実験を行うと、ある時点で原子が失われます」と、本研究の主任研究者であるハンネス・ベルニエン氏は述べています。「そして、必ずシステムを再初期化する必要があります。まず、新たな冷たい原子雲を作り、個々の原子が再びレーザーに捕捉されるのを待つのです。しかし、このハイブリッド設計のおかげで、これらの種を別々に実験することができます。ある元素の原子で実験を行いながら、他の原子をリフレッシュし、切り替えることで、常に量子ビットを利用できるのです。」

研究者らの設計は、このようにして、より長い量子ビット稼働時間への扉を開く。つまり、一方の原子セットで計算を行っている間に、もう一方の原子セットにリロードして後続のワークロードを供給できるのだ。これはそれ自体が偉業であり、理論上のダウンタイムがゼロで連続動作が可能な世界初の量子ビットアレイだ。この研究は、より汎用性の高い量子コンピューティングシナリオへの道も開く。異なる量子ビット要素は独立して動作するため、アレイの設計において、一方のグループの量子ビットをシステムメモリとして動作させ、もう一方のグループを一種のCPUとして使用して、前者に格納されたデータと結果に対して演算を実行することができる。この研究が実際の製品に反映されるまでには、もし反映されるとしても時間がかかるだろうが、読み出しの容易さを維持しながら、より多くの量子ビット数を実現するための扉が今や開かれた。