最新の研究レポート：中国はZuchongzhi-3 105量子コンピューティングプロトタイプマシンを開発し、Googleを凌駕しています

中国とアメリカは、量子コンピュータの競争で再びリードを取っており、北京大学、南方科技大学、中国科学技術大学の研究チームが、光を制御する超表面メタサーフェス平面構造を利用して、光子のもつれをよりコンパクトに生成・操作する突破を達成し、量子ネットワークの新たな道を開くことに成功しました。

新しい状態の量子情報処理

量子情報処理には、多数の光子をもつ糾纏状態を利用して大量の情報を処理する必要がありますが、これらの光子を効率的に生成することは依然として大きな課題です。従来の方法では、量子非線形光学過程を使用する必要がありますが、この過程は大量の光子のスケーリングが困難です。線形分割と量子干渉を使用する場合、複雑で精密な設定が必要であり、損失や干渉が発生しやすいです。

研究者は新しい方法を発見しました。彼らが採用している動作原理は、異なる角度から複数の光子を専用に設計された勾配超表面に誘導し、超表面でこれらの光子を操作し、それらが量子的に干渉して紐解き光子状態を生成することです。この技術は、さまざまな紐解き状態を生成するだけでなく、複数の紐解き光子をより大きく、より複雑なグループに統合することができます。そのため、より小さな空間でより多くの量子情報を符号化することが可能となり、これにより量子計算と通信技術の進歩が可能になるかもしれません。

単一のグラデーションメタサーフェスを介した多光子の経路偏光の量子的な絡み合い(注) の著者であるYing Gu教授は、この新しい手法を量子情報処理の新しい視点と呼んでおり、「それは迷路でのショートカットを見つけるようなものであり、複雑な光学セッティングを操作しようとするのではなく、この作業を1つの超表面で行うことができます。」と述べています。光子の絡み合いを創造し操作するプロセスがより簡単になり、チップに実装可能なマイクロ量子デバイスの作成に適しており、これにより、将来の量子コンピューティングおよび通信アプリケーションの優れた解決策となっています。

新しい方法を使用することで、多くの量子コンピュータの応用シナリオが実現しやすくなる可能性があります。超表面は、複数のユーザーに量子ビットを配信するためにも使用でき、量子ネットワークの構築を促進することができます。さらに、超表面はより多くの光子を処理するための構築ブロックとして機能し、小型量子ノートパソコンの開発を促進する可能性があります。

祖沖三號がGoogleの量子コンピューターの計算記録を破りました。

Googleは2019年に、量子コンピュータの計算分野で先行しており、ランダムなタスクを200秒で処理したと主張していましたが、すぐに中国科大が2023年にGoogleの記録を15秒の計算時間で超えました。

中国チームによって開発された祖沖三号量子コンピュータのプロトタイプマシン(Zuchongzhi-3 – 105キュビットマシン)は、昨年10月にGoogleが公表した6つの量子数階層を超える速度で、量子ランダム回路サンプリングの速度記録を更新したと言われています。

注:単一勾配メタサーフェスによる多光子パス-偏光エンタングルメント (単一勾配メタサーフェスの多光子パスによる偏光エンタングルメント ) 研究論文の共著者は、Qi Liu、Xuan Liu、Yu Tian、 Zhaohua Tian、Guuixin Li、Xi-Feng Ren、QiHuang Kong、Ying Gu.

この記事は、最新の研究レポートによると、中国の研究者がZuchongzhi-3 105量子コンピューティングプロトタイプマシンを開発したことが、Googleよりも早く発表されたという内容です。