要約:
記者は2日、安徽省量子コンピューティングチップ重点研究所から、オリジン・クアンタムが中国科学技術大学、合肥国家総合科学センター人工知能研究所、その他の科学研究チームと協力して、独立型超伝導量子コンピュータ「オリジナル・ウーコン」上のバレル量子ランダム・アクセス・メモリ（QRAM）用の「コヒーレント量子ルーティング・システム」の開発に成功したことを知った。これはデータセンターに「高速道路」を整備することに相当し、QRAM 拡張という業界の問題を効果的に解決します。関連論文はこのほど、国際物理誌「Physical Reviews X」に掲載された。
量子コンピューターを「スマートシティ」に例えると、量子ランダム アクセス メモリ (QRAM) は、データが保存され、スケジュール設定される「データ センター」となります。 QRAM は、量子検索や量子機械学習などのアルゴリズムを実装するための重要な機能モジュールです。その中心となるのは「量子ルーター」です。アドレスの指示に従って、データをターゲットの場所に正確に配信する役割を果たします。しかし、ルーティング ネットワークの規模が増大するにつれて、従来のソリューションでは、追加ノードごとに命令をレイヤーごとに分解するために多数の標準量子ゲートが必要となり、その結果、ライン深度が急激に増加し、エラーが蓄積され、QRAM の拡張が制限されます。
この問題に対処するために、研究チームは補助エネルギー準位に基づいた量子ルーター構築スキームを提案しました。 「コヒーレント量子ルーティング システム」は、超伝導量子ビットの補助エネルギー準位を使用して、複雑な制御スイッチング動作を、少数の 2 ビット遷移ゲートで構成される浅いラインの同等の実装に変換します。これは、混雑したデータ チャネル上に「高速道路」を建設することに相当し、データが冗長ノードをバイパスして目的地に直接到達できるようになり、回線の深さが大幅に削減され、エラーが減少します。研究者らは実際に、自律型超伝導量子コンピュータ「Original Wukong」上に3つの独立した量子ルータと2層の量子ルーティングネットワークを構築してテストした。結果は、単一量子ルーターの情報伝送効率が 98% と高く、2 層ルーティング ネットワーク全体の伝送効率も 93% に達する可能性があることを示しています。ランダム アクセス テストでは、単一の量子ルーターの平均忠実度は 94.8% に達し、2 層ルーティング ネットワークの平均忠実度は 82.4% に達しました。データは、このソリューションが量子アドレスによって制御されるコヒーレントで可逆的なルーティングを実現でき、より大規模なネットワークに拡張できる可能性があることを示しています。
研究者らは、この画期的な成果は、既存の超電導ハードウェア上にスケーラブルな QRAM を構築するための新たな道を提供するだけでなく、我が国の量子コンピューティングの研究開発が単一の性能最適化から実際のハードウェア上での複雑な量子機能の検証段階に移行したことを示すものであると述べた。量子デバイス自体の特性に依存することで、より低コストでより高効率な動作を実現でき、量子チップと回路を協調的に最適化するための新しいアイデアが開かれます。
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