レーザ光から量子プロセッサを作る

November, 28, 2019, Sydney--オーストラリア、日本、USの国際研究チームは、レーザ光でできた大規模量子プロセッサのプロトタイプを作製した。
　10年発達中の設計に基づいて､光でできた量子コンポーネントの数を極限まで拡大できる固有の拡張性を持っている｡研究成果は､Scienceに発表された｡
　量子コンピュータは、難しい問題に高速ソリューションを約束するが、これを実行するには、膨大な数の量子コンポーネントが必要であり、相対的にエラーフリーでなければならない。現在の量子プロセッサは、まだ小さく、誤りやすい。この新しい設計は、光を使って代替ソリューションを提供するものであり、目的は重要な問題で最終的に古典的コンピュータを凌駕するために必要な規模を達成することである。
　「今日の量子プロセッサはすばらしいが、現在の設計が、非常に大きなサイズに拡張できるかどうかは明らかでない」とオーストラリア、RMITメルボルン大学､量子コンピュテーションと通信技術センタ(CQC2T)主席研究者､Nicoloas Menicucciはコメントしている。
　｢われわれのアプローチは､初めから､極端なスケーラビリティから始まる､クラスタステート(cluster state)というプロセッサが､光でできているからである｣｡

光を量子プロセッサとして利用
　クラスタステートは､エンタングルした量子コンポーネントをたくさん集めたものである｡これは､特別な方法で計測すると､量子コンピューテーションを実行する｡
　｢実世界の問題に役立つようにするには､クラスタステートは､十分に大きく､適切なエンタングルメント構造がなければならない｡提案されてから､20年､すべてのこれまでのクラスタステートの証明は､これらの一つまたは両方で失敗だった｡われわれのものは､両方で成功した初めてのものである｣とDr Menicucciは話している｡
　クラスタステートを作るために､特別設計の結晶が普通のレーザ光を､スクイーズド光と言われる一種の量子光に変換する｡次に､これがミラー､ビームスプリッタ､光ファイバのネットワークにより､クラスタステートに織り込まれる｡
　チームの設計は､拡張性を織り込んだ計り知れない2Dクラスタステート生成のために比較的小さな実験を可能にしている｡スクイージングレベル､品質の尺度は現在､実際的な問題を解くには低すぎるが､その設計は､最先端のスクイージングレベル達成へのアプローチに適合している｡
　研究チームによると､今回の成果は､光を利用した量子コンピューティングの新たな可能性を開くものである｡
　｢この研究では､システムで初めて､われわれは大規模クラスタステートを実現した､その構造は､汎用量子コンピュテーションを可能にするものである｡われわれの実験は､この設計が実行可能､スケーラブルであることを実証している｣とUNSW Canberra CQC2T主席研究者､Dr Hidehiro Yonezawaは話している｡