中国の研究者が光回路駆動型量子スーパーコンピューターを開発

中国のさまざまな研究機関の研究者チームは最近、光子量子コンピューターを使用して量子優位性を実証しました。サイエンス誌に最近掲載された論文では、量子コンピューターは「Jiuzhang」と呼ばれています。

LiveScienceの報道によると、主に中国科学技術大学の研究者によって設計された量子コンピューターは、2019年にGoogleによって設計された量子コンピューターよりもはるかに強力です。2019年、Googleは、初めて「量子優位性」を達成したコンピューターを設計したと主張しました。量子優位性とは、量子ベースのコンピューターを使用して、従来の伝統的なスーパーコンピューターを上回ることを指します。Jiuzhangは、Googleによって設計された量子コンピューターよりも約10億倍速いと報告されています。

過去数年間、中国は量子コンピューティング分野に大量の投資を行ってきました。国家量子情報科学研究所の研究に約100億ドルを費やしています。また、中国は現在、量子ネットワーキングの世界的リーダーです。量子ネットワーキングは、長距離を超えてデータを送信する際に量子力学を使用してデータを符号化する技術です。

量子コンピューターは、量子粒子の独自の特性を利用して、従来のコンピューターよりも優れたパフォーマンスを実現します。従来のコンピューターは、データを0と1の2つの状態のいずれかでしか処理できません。二進法では、0と1を使用してデータを表しますが、量子ビット（qubit）と呼ばれる量子ビットは、同時に2つ以上の状態をとることができます。この特性により、量子コンピューターは複雑な問題を処理し、タスクを従来のスーパーコンピューターよりもはるかに速く処理できます。

量子コンピューターが現代のコンピューターを大幅に上回る可能性があることは長い間推測されてきましたが、信頼性の高い量子コンピューターの製造は、まだ進行中のエンジニアリング課題です。量子コンピューターは、温度やその他の環境変数の変動が量子コンピューターの計算を狂わせないように、制御された環境に配置する必要があります。世界中の研究グループは、さまざまな方法で量子コンピューターを構築することを試みてきました。Googleの量子コンピューターは、超伝導材料とチップを統合して構築されましたが、Jiuzhangは光回路を使用しています。

Jiuzhangをテストするために、研究チームは、光を使用して数字のリストを生成する回路の出力を計算させました。これは、ガウシアン・ボソン・サンプリングと呼ばれます。目標は、可能な限り多くの光子を検出することでした。Jiuzhang自身が光回路であるため、平均43個の光子を検出し、最大76個の光子を検出することができました。

サイエンス誌に掲載された論文によると、量子コンピューターの各試行で数字のリストを生成するのに約200秒かかりました。従来のスーパーコンピューターでは、同じリストを生成するのに約250億年かかるでしょう。同じ計算速度が他のタスクにも当てはまる場合、量子コンピューターは従来のスーパーコンピューターよりも約100兆倍速く計算を実行できる可能性があります。

重要な点は、Jiuzhangは、ガウシアン・ボソン・サンプリングを中心とする狭い範囲のタスクしか実行できないことです。Jiuzhangは汎用量子コンピューターではありません。しかし、実用的な量子コンピューターの開発への一歩です。

TechXploreの報道によると、Jiuzhangコンピューターは、人工知能に潜在的な影響を与える可能性のある最近の光ベースのコンピューティング技術の進歩の唯一の例ではありません。研究者チームは、視覚コンピューティング技術への光コンピューティングの応用に関する最近の進歩を調査し、光コンピューティングプラットフォームは深層ニューラルネットワークと組み合わせて使用できる可能性があることを発見しました。

研究チームは、光コンピューティングと人工知能のいくつかの例を調査し、光デバイスを横切る光を使用して、視覚コンピューティング技術の新しい形式を作成できることを発見しました。これには、外部電源が不要で、入ってくる光を使用して計算を実行できる光ニューラルネットワークが含まれます。

スマートホーム、リモートセンサー、自動運転車などのシステムで動作する人工知能デバイスは、物体とその周囲の環境を迅速に分析するために光を使用して、通常の電子コンピューターの能力を強化できます。ハイブリッド光コンピューターシステムは、従来のコンピューターの柔軟性と光コンピューターの並列性および速度の両方を利用できます。光コンピューターと自動運転車は、物体とその周囲の環境を迅速に分析するために光を使用して、通常の電子コンピューターの能力を強化できます。ハイブリッド光コンピューターシステムは、従来のコンピューターの柔軟性と光コンピューターの並列性および速度の両方を利用できます。