新しい量子コンピューターがより高い計算能力を解放する

コンピューターは、0と1の二進情報で動作していることで知られており、これが今日の世界を支えるコンピューターの基盤となっている。現在の量子コンピューターも、同じ二進情報を処理するように設計されている。

マーティン・リングバウアーは、オーストリアのインスブルック出身の実験物理学者である。

「量子コンピューターの構成要素は、0と1だけではない」とリングバウアーは言う。「これらのデバイスを二進系に制限することは、真の潜在能力を発揮できない原因となる」。

量子ディジットを用いた計算

インスブルック大学の実験物理学科のトーマス・モンツ率いる研究チームは、量子ディジット（qudits）を用いた任意の計算が可能な新しいタイプの量子コンピューターを開発した。この新しいアプローチにより、より少ない量子粒子でより高い計算能力が実現できる。

この研究は、Nature Physics誌に掲載された。

0と1で情報を保存する方法は、高度に効率的ではないが、他の方法よりもはるかに単純である。また、エラーに対して信頼性が高く堅牢であるため、長年にわたってクラシックコンピューターの標準となっている。

量子コンピューティングの独自性

しかし、量子コンピューティングについて話すと、状況は変化する。インスブルックの量子コンピューターは、個々の捕獲されたカルシウム原子に情報を保存しており、各原子には自然に8つの異なる状態がある。情報を保存するために使用されるのは、これらの状態のうち2つだけである。ほとんどの既存の量子コンピューターは、実際に計算に使用するよりも多くの量子状態にアクセスできる。

物理学者のチームは、quditsを用いて計算を行うことで、原子の全潜在能力を利用できる量子コンピューターを作成した。クラシック的な方法とは異なり、新しい方法は、より多くの状態を使用することでコンピューターの信頼性に悪影響を及ぼさない。

「量子システムには自然に2つ以上の状態があり、すべてを同等に制御できることを示した」とトーマス・モンツは言う。

物理学、材料科学、化学などの問題を解くために量子コンピューターが必要なタスクは、自然にqudit言語で表現される。これらをqubitsに書き直すと、今日の既存の量子コンピューターでは複雑になりすぎることが多い。

「0と1以外のものを扱うことは、量子コンピューターだけでなく、その応用でも非常に自然であり、量子システムの真の潜在能力を解放することができる」とマーティン・リングバウアーは言う。