研究者が世界初の分散量子コンピュータープロトタイプを開発

研究者は、初めての分散量子コンピュータープロトタイプを開発しました。セベリン・ダイス、シュテファン・ランゲンフェルト、そしてガルヒングのマックス・プランク量子光学研究所の他の研究者は、2つの別々の量子モジュール間で初めての量子論理コンピュータ操作を実現しました。

チームは、2つの量子ビット（量子コンピュータのメモリと処理ユニット）を、2つの異なるラボで分散量子コンピュータに接続しました。これは、60メートルの長い光ファイバーで量子ビットを接続することで実現しました。

量子コンピュータが実行できる複雑な計算のレベルは、より多くの相互接続された量子ビットによって増加します。基本的なコンピューティング操作は、2つの量子ビット間の量子論理ゲートに基づいていますが、量子コンピュータが従来のコンピュータに優れるためには、同じ量の量子操作のために、数十から数千の量子ビットを相互接続する必要があります。

現在の主要な研究所はまだこの障壁に苦労していますが、このサイズの量子コンピュータはまだ構築されていません。隣接する量子ビットの数が増加すると、同時にそれらを分離して制御するのが難しくなります。

ジョイント処理ユニットの作成

チームは、研究結果をScience誌に発表しました。これは、光科学研究所の支援を受けて行われました。研究では、2つの量子ビットモジュールが60メートルで接続され、2つの量子ビットを持つ基本的な量子コンピュータが形成されました。

「この距離を越えて、私たちは2つの独立した量子ビットセットアップ間で量子コンピューティング操作を実行します」とダイスは述べました。

この新しいアプローチにより、複数の小さな量子コンピュータをジョイント処理ユニットに統合することが可能になります。

以前は、遠隔の量子ビットの接続がエンタングルメントのために達成されましたが、これは初めて接続が量子計算につながることになります。新しいシステムは、2つのミラーの間に配置された1つの原子を量子ビットとして持つ2つのモジュールで動作します。モジュールは1つのフォトンを送信し、それは光ファイバーで輸送され、量子ビットの量子状態とエンタングルメントされます。

チームの次のステップは、2つ以上のモジュールを接続し、モジュール内にさらに多くの量子ビットをホストすることです。

研究所所長のゲルハルト・レンプレによると、新しい研究は量子テクノロジーの進歩に貢献することになります。

「私たちのスキームは、分散量子コンピューティングの新しい開発パスを開拓します」とレンプレは述べました。

既存の量子コンピュータと量子ビットの統合の制限を克服することで、新しいアプローチは将来的にはるかに強力なシステムにつながる可能性があります。