IBM、初のモジュール式極低温冷凍機の連結で耐故障性量子コンピューティングへ前進

IBM Corp.は本日、新しい高度に拡張可能な極低温アーキテクチャに基づいた最初のモジュールのペアを連結し、冷却することに成功したことを受け、2029年までに世界初の耐故障性量子コンピュータを提供するという目標に向けて大きな一歩を踏み出したと発表しました。

この新しいシステムにより、数百の量子プロセッサを巨大なクラスターに連結することが可能になり、実際に変化をもたらすことができる大規模な量子コンピュータへの道が開かれます。

IBMは、この成果がIBM Quantum Starlingの提供に向けたロードマップにおける重要なマイルストーンであると述べました。Starlingは現在開発中の新しい量子コンピューティングシステムであり、3年後の発売が予定されています。Starlingは、現在の既存の量子コンピュータよりも約20,000倍多くの計算を実行できるようになると想定されており、「量子アドバンテージ」という究極の目標を達成するのに十分な強力さを備えています。これは、既存の古典的なスーパーコンピュータでは不可能な、複雑で現実世界の問題をこれらのマシンが解決できるようになる境界線です。

量子コンピュータは、古典的なコンピュータにある伝統的なビットの量子版である、いわゆる「量子ビット（qubit）」からその驚異的な計算能力を引き出します。古典的なコンピュータでは、ビットは1または0のいずれかを表すことができますが、量子ビットは1または0、あるいはその両方を同時に表すことができます。これは、量子力学における「重ね合わせ」として知られる原理を利用しているためであり、これにより膨大な量の多次元データを驚異的な速度で処理することが可能になります。

問題は、これまでのところ、機能的な量子コンピュータを、少なくとも変化をもたらすのに十分な規模で構築できた者はいないということです。それは、これらの量子ビットが非常に壊れやすいためです。量子ビットは、温度のわずかな低下、電磁干渉、誰かが部屋を横切ることによる振動、さらには地球の磁場の変動といった、わずかな「ノイズ」に対しても非常に敏感です。これらのノイズによって乱されると、量子ビットは突然量子状態を失い（デコヒーレンスと呼ばれるプロセス）、保存されているデータの多くが失われ、量子計算にエラーが生じます。

IBMは、この課題を「論理量子ビット」で解決しようとしています。これは、エラーを起こしやすい単一の量子ビットを使用するのではなく、エンジニアが複数の物理量子ビットを高度な誤り訂正コードと共に束ねることで、単一の信頼できる量子ビットとして機能させるものです。これは、個々の量子ビットの一部が故障しても、量子コンピュータが計算を正しく処理し続けることを保証する冗長性の一種です。

しかし、この解決策は新たな問題を生み出します。量子アドバンテージを達成できる量子コンピュータを構築するために、IBMは何千もの量子ビットをすべて連携させて動作させる必要があります。これらの量子ビットを保護するためには、共有スペースに収容し、絶対零度に近い極限の温度まで冷却しなければなりません。