PsiQuantum、フォトニック量子コンピューティング向けチップセットOmegaを発表

March, 27, 2025, PALO ALTO--最初のフォトニック量子ビットのブレークスルーから20年、PsiQuantumは、ユーティリティスケールの100万量子ビット量子コンピュータ専用に設計された大量生産可能なチップを発表した。

Nature誌に新たに掲載された論文で紹介されたこのチップセットには、100万量子ビット規模の量子コンピュータを構築し、この技術が世界を大きく変える可能性を実現するために必要なすべての高度なコンポーネントが含まれている。 すべてのフォトニックコンポーネントは、最先端の性能で実証されている。この論文では、忠実度の高い量子ビット演算と、シンプルで長距離のチップ間量子ビット相互接続が示されており、これは他の技術では依然として課題となっているスケーリングを可能にする重要な要因である。このチップは、大量生産の半導体ファブで製造されており、研究室に限られていると思われがちな分野での新たなレベルの技術的成熟度と規模を表している。
PsiQuantumは今年、オーストラリアのブリスベンとイリノイ州シカゴにある2つのデータセンタ規模の量子コンピューティングセンタで着工する。

PsiQuantumによって設計され、ニューヨークのGlobalFoundriesで製造された新しいチップセットは、これらの進歩を大量生産の産業で実証済みのプロセスに統合し、大規模なシステム統合の準備ができている。PsiQuantumのアプローチは、単一の光子(シングルフォトン)を使用し、元々はテレコムおよびデータセンタネットワーキングアプリケーション用に開発されたシリコンフォトニックチップ技術を使用して操作することに基づいている。量子アプリケーションについては、同社は最先端技術をはるかに超えて性能を向上させる必要があり、高効率の単一光子検出に使用される超伝導材料や、カリフォルニア州サンノゼのPsiQuantumが開発および製造している低損失、高速光スイッチングの先端材料であるチタン酸バリウム(BTO)などの新しい材料をファブに導入した。また、PsiQuantumの最新の測定値には、99.98%の単一量子ビット状態の準備と測定の忠実度、99.5%の2光子量子干渉の可視性、99.72%のチップ間量子インターコネクトの忠実度など、論文で詳述されている回路性能を実証するために、チップのバックグラウンドノイズと低温動作の課題を克服する必要があった。

PsiQuantumの創業チームは、20年以上前にオーストラリアのブリスベンで単一光子を使用した2量子ビット論理ゲートの世界初のラボデモンストレーションを行い、統合量子フォトニクスと「fusion based」量子コンピューティングを発明し、2013年にプロトタイプの量子プロセッサをクラウド経由で利用できるようにした。それ以来、チームは、商業的に価値のあるアプリケーションに不可欠な100万量子ビット規模のシステムの構築に関連するスケーリング、パフォーマンス、および製造の課題に専念してきた。

PsiQuantumは、量子コンピュータ向けの全く新しい冷却ソリューションを導入し、象徴的な「シャンデリア」希釈冷凍機を排除し、データセンタのサーバラックに近い、よりシンプルで、より強力で、より製造可能な直方体設計を採用した。Natureの論文では、この新しい冷却アプローチについて詳細が紹介されており、現在、PsiQuantumの英国施設に導入され、説明されている多くの性能結果に使用された。

これらの進歩により、PsiQuantumは現在、膨大な数の量子チップを製造および冷却する技術を持っている。同社はデバイスの性能、統合、歩留まりを継続的に改善する必要があるが、製造の成熟度という点では「次のステップ」はない – GlobalFoundriesは「Tier1」のファブである。PsiQuantumは、数千のウェーハ上の数百万のデバイスを特性評価しており、現在、毎月約50万回の測定を行っている。

PsiQuantumは現在、これらのチップをラック間で配線し、ますます大規模化するマルチチップシステムに組み込むことに重点を置いている。カリフォルニア州メンローパークのSLAC国立加速器研究所の米国エネルギー省とのパートナーシップや、シリコンバレーの新しい製造およびテスト施設を通じて、その取り組みを拡大している。チップ間ネットワーキングは、他の多くのアプローチにとって依然として難しい研究問題だが、フォトニック量子コンピュータには、フォトニック量子ビットをモダリティ間の変換なしで標準の通信光ファイバを使用してネットワーク化できるという固有の利点があり、PsiQuantumはすでに最大250mの距離で高忠実度の量子相互接続を実証している。

2024年、PsiQuantumは、オーストラリア連邦政府とクイーンズランド州政府、イリノイ州、シカゴ市との2つの画期的なパートナーシップを発表し、ブリスベンとシカゴで最初の実用規模の量子コンピュータを構築した。量子を主権的な能力として認識しているこれらのパートナーシップは、100万量子ビットシステムの構築に向けた緊急性と競争を強調している。今年後半、PsiQuantumは両サイトのQuantum Compute Centersに着工し、最初のユーティリティスケールの100万量子ビットシステムが展開される。

“半導体製造は、量子コンピュータを大規模に構築するためのソリューションの大部分を占めることは避けられない。GlobalFoundriesでは、このレベルの厳密さで大規模な高度なデバイスを設計するという大きな課題を理解しており、PsiQuantumの専門知識と進歩に一貫して感銘を受けてきた。われわれのパートナーシップは、GlobalFoundriesの世界クラスのフォトニクス製造とPsiQuantumのフォトニック量子コンピューティングにおける高度な能力を組み合わせたもので、これまでのところ驚くべき成果を上げている。われわれは、大規模な量子システムに向けて、これらの境界をさらに押し広げることを楽しみにしている。”( Prof. Mark Thompson, PsiQuantum Co-founder & Chief Technologist)
(詳細は、https://www.psiquantum.com/featured-news/omega)