ガラスチップは量子コンピュータの未来です、ここに説明があります

ガラスチップを活用して量子コンピュータを構築することで、技術が進歩しています。(写真:アンスプラッシュ)

ジャカルタ - メリーランド州に拠点を置くIonQは、その種の量子コンピュータ技術を改善するために、新しいタイプのチップを発売しました。そのコンピュータは、チップの近くの空間に電磁的に閉じ込められたイオンの量子状態を使用して計算します。

トラップは以前はシリコンチップ製造プロセスを使用して作られましたが、マイクロ流体チップを作るためによく使用される融合シリカガラスのマイクロメータースケールの特徴を構築する方法として、同社は気化ガラストラップ技術に変わりました。

以前のトラッピング技術は、複数のイオンベースの量子ビットチェーンに基づくIonQの新しい量子アーキテクチャをサポートできないと同社は述べた。最終的には、IonQの幹部は、再構成可能なガラスチップイオンチェーンは、その数の量子ビットを持つコンピュータを3桁で可能にすると言います。

「イオントラップの目標は、イオンを正確に動かし、環境内で保持し、量子操作の邪魔をすることです」と、イオンQの気化ガラストラップチームを率いるジェイソン・アミニは spectrum.com に語りました。

アミニによると、アミニチームが作成した3Dガラスと金属構造は、以前のチップよりも3つ良いすべてを行いました。シリコンベースのチップの電荷から逸脱した電界は、イオンの微細な量子状態を破壊し、量子計算の精度を低下させる可能性があります。

「しかし、気化ガラスの設計は、負荷に耐えることができる材料を隠すことができます」と、彼が言います。効果はより良い計算するより安定したトラップです。

もう一つの利点は、トラップが量子操作を「取り除く」ように設定できることです。イオントラップコンピュータでは、イオンの量子状態をレーザーで発射して操作します。

「多くのレーザー光を表面に持ち込まなければならなかった」とアミニは言った。ガラスチップは「レーザーがデバイスに入り、克服できるように成形されている」。

IonQは以前、ニューメキシコ州のサンディア国立研究所にシリコンイオントラップを建設していました。しかし、IonQは技術とデザインをより迅速に繰り返す能力をより詳細に制御したいとCEOのピーター・チャップマンは述べています。

気化ガラスイオントラップを手にして、IonQは、チャップマンが業界初の「再構成可能なマルチコア量子アーキテクチャ」(RMQA)と呼ぶ新しい量子コンピューティングスキームのデモンストレーションを続けました。しかし、フィールドプログラマブルゲートアレイとマルチコアCPUの間で、あまり並列に対応しないでください。

このデモンストレーションでは、IonQは次のように機能します:トラップは16イオンの4つの別々の鎖を一列に保持します。各鎖は、レーザーによって操作される位置に移動することができ、量子状態を変化させるか、量子状態がリンクされるようにイオンのグループを絡み合う。

「各チェーンは、それ自体が量子コンピュータです」と、チャップマンが言いました。さらに、2つのチェーンを結合してコアを形成し、最終的にすべての量子ビットを接続して大規模で複雑な量子操作を実行するまで、量子ビットをチェーン全体(再構成部分)に絡めることができます。

もちろん、それは完璧ではありません。16個のイオンのうち、この技術は12量子ビットを生み出す、とチャップマンは説明する。他の4つは、イオン輸送中の不完全さを補正する「クーラント」イオンです。

したがって、IonQの最新のデモンストレーションは48量子ビットを生み出します。しかし、トラップを拡張することで簡単に拡張できます。そして、これは量子コンピューティングであるため、少しの拡大は長い道のりを行き、各追加量子ビットで大幅に多くの機能を追加します。

「アーキテクチャを使用すると、単一のチップ上の数百の量子ビットに簡単に拡張することができます」と、チャップマンが言いました。

次の大きな飛躍は、IonQが1つのチップの量子ビットを別のチップに接続するために開発しているフォトニックインターコネクトから来るでしょう。「一度アタッチメントを行うと、距離はもはや問題ではありません」とチャップマンは言います。「チップに複数のチェーンを使用する場合でも、チップに対する複数のチェーンであっても、すべてが1つの大きな量子コンピュータであるかのように動作します。