"光量子コンピュータ" 世界に先駆け実現　理研やNTT

理化学研究所とNTT、Fixstars Amplifyらの共同研究グループは、新方式の量子コンピュータの開発に成功した。世界に先駆けた汎用型光量子計算のためのプラットフォームとしている。

量子コンピュータは、量子力学の原理を計算に利用することで、さまざまな問題が超高速で解けると期待され、世界中で激しい開発競争が行なわれている。

共同研究グループは、光方式による新型量子コンピュータを開発。光方式では、従来の量子コンピュータと比べて高速かつ大規模な量子計算が可能になると期待されており、これまで困難であった計算課題の解決など、量子コンピュータ研究を新たなステージに進めることができるという。

インターネットを介したクラウドシステムから利用可能で、当面は共同研究契約を通じて利用することになる。

量子コンピュータは、量子力学の原理に立脚し、量子もつれや量子重ね合わせといった量子の世界の特徴を巧妙に扱うことで、全く新しい方式のコンピュータの実現を期待されている。

その概念は1980年代に提唱され、1990年代に量子コンピュータ特有のアルゴリズムが発見されたことで注目を集めた。2000年代以降はその実現に向け、世界中で基礎研究と応用研究が行なわれている。

近年、小規模な量子コンピュータが実現されクラウドベースで提供されるようになり、理研量子コンピュータ研究センターでも2023年に64量子bitの超伝導型量子コンピュータを整備しクラウド公開している。

量子コンピュータの実現方式には、超伝導、中性原子、イオン、シリコン、光など、多様な候補があるが、光方式の量子コンピュータは、以下の理由から非常に有望な候補の一つとされている。

1. 計算のクロック周波数(動作周波数)を数百テラヘルツ(THz、1THzは1兆ヘルツ)という光の周波数まで原理的には高められる
2. 他方式と違いほぼ室温動作が可能
3. 光多重化技術によりコンパクトなセットアップで大規模計算が可能
4. 光通信と親和性が高く量子コンピュータネットワークの構築が容易と考えられる

特に光通信で培われた超高速光技術が、光量子コンピュータにとって非常に有用なアセット(資源)であり大きなアドバンテージになる。

光パラメトリック増幅器とプログラマブルロジックデバイス。左はNTT先端集積デバイス研究所作製の光パラメトリック増幅器。右は光測定器のコントロールと測定値のデータ収集を行なうプログラマブルロジックデバイス

今後はさらに開発を進め、国内の量子計算プラットフォームの利用拡大、量子コンピュータのユースケースの創出、国内量子産業の発展と国際競争力の向上に寄与していく方針。