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量子コンピュータの計算結果を狂わせる外部ノイズをどう抑えるかが、実用化の足かせになってきた。日立製作所は2月、ノイズが強い条件でも量子ビットを安定して扱える制御技術を東京科学大学と作り上げたと明らかにした。シリコン量子ビットにマイクロ波を当て続け、位相を細かく操るのが柱だ。
連続マイクロ波駆動 位相操作で高忠実度
日立の研究開発サイトでは昨年10月8日付で、シリコンスピン量子ビットを対象に、マイクロ波の「連続駆動」と位相変調を組み合わせる制御を実証したと説明している。量子状態を保護したまま量子ゲート演算を行える点を前面に出した。
同サイトによると、量子操作の忠実度は従来の95%から99%以上へ上がった。ノイズに弱い半導体量子ビットで計算の再現性を高める狙いがあり、多数の量子ビットを集積したときも信頼性を落としにくい基盤になるとしている。
大規模化の壁 配線ボトルネックと雑音
量子ビット数を増やすと、制御線の増加や信号のゆがみが重荷になる。日立は同じページで、少ない信号線で制御信号を送り、量子チップ近傍で波形を作るデジタル制御方式も示し、構造を複雑にせず拡張しやすい姿を描いた。
一方、量子技術全体では制御回路側の高度化も進む。産総研は24年6月、断熱超伝導論理を使ったマイクロ波多重化の量子ビット制御回路の原理実証を発表しており、量子チップと制御系を一体で積み上げる流れが強まっている。
今後の焦点は、単体の忠実度を示す段階から、長時間運転で性能を保つ段階へ移る。雑音の入り方は装置の構成や環境で変わるため、制御方式だけでなく、校正の自動化や制御回路の集積といった運用技術が要求水準を決める局面が増えるだろう。
