要約:
IBM は最近、新世代量子プロセッサ Nighthawk r3 をリリースし、将来の量子コンピューティング開発計画を発表しました。この新しいプロセッサーは、最大 10,000 の量子操作を実行できるように設計されており、操作品質と速度を維持しながらより複雑な大規模コンピューティング タスクを処理でき、フォールト トレラントな量子コンピューティングという IBM の目標に向けた重要な一歩となります。
IBM が公開した情報によると、Nighthawk r3 には 520 個のプログラム可能な量子ビットと 2,034 個の物理量子コンポーネントが搭載され、単一プロセッサーで 10,000 個の量子演算を安定して実行することを目標としています。同時に、IBMは2027年に2つのNighthawk r3プロセッサを統合システムに接続して、1,000量子ビットを超える量子コンピューティングプラットフォームを構築することも計画しています。
IBM Research の責任者、Jay Gambetta 氏は、真に価値のある量子コンピューティングには精度だけでなく速度も必要であると述べました。量子システムの規模が拡大し続けるにつれて、量子コンピューティングは、計算品質と処理効率の両方を考慮することによってのみ、現実世界の実際的な問題を解決できます。
今回発売されたナイトホーク r3 は、今年 9 月に発売されたナイトホーク r2 がベースです。以前の r2 プロセッサは、120 量子ビットで 7,500 を超える量子演算を実行でき、1 秒あたり最大 100,000 サンプルの処理能力を達成できました。 IBMは、このプラットフォームにより、量子コンピューティングが実際の業界の問題を解決する可能性を持ち始めていることが証明されたと考えています。
量子ビットは、従来のコンピューターの「ビット」に似た、量子コンピューターの基本的な情報単位です。しかし、0 か 1 しか表現できない従来のビットとは異なり、量子ビットは同時に 0 と 1 の重ね合わせ状態になることができるため、量子コンピューターは非常に複雑なコンピューティング タスクを並列処理できます。これが、量子コンピューティングが将来、材料科学、化学シミュレーション、創薬および最適化の問題を解決するための重要なツールとみなされている理由の 1 つです。
Nighthawk r2 の最も重要な革新の 1 つは、高速量子ビット リセット アーキテクチャの導入です。従来の量子コンピューティング プロセスでは、各演算の後、次のラウンドの計算を開始する前に量子ビットが基底状態に戻る必要があり、このプロセスには数百ミリ秒かかる場合があり、プロセッサーはほとんどの時間を待機状態に費やすことになります。
IBM が開発した新しいテクノロジーにより、この待機プロセスが大幅に短縮されました。報告によると、周囲の量子ビットの動作を妨げることなく、量子ビットのリセット時間が約 200 ミリ秒から約 25 ナノ秒に短縮されました。これにより、量子システムはより頻繁に計算を実行できるようになり、全体の効率が大幅に向上します。
これらの技術的成果に基づいて、IBM は同じアーキテクチャを Nighthawk r3 に拡張し、システムの規模とコンピューティング能力をさらに強化することを計画しています。同社は、将来のアプリケーションでは数百量子ビット上で数千、さらには数万の量子演算を実行し、同時に数百万、さらには数十億の計算サンプルを生成する必要があるため、速度と規模が不可欠であると考えています。
1,000 量子ビットを超えるという目標を達成するために、IBM はマルチチップ相互接続技術の最新の進歩も実証しました。今年の初め、研究チームは 4 つの長距離量子カプラーを使用して 2 つの Nighthawk r1 プロセッサを接続することに成功しました。これらの量子相互接続構造は、量子コンピュータ間の「高速ブリッジ」として機能し、複数のプロセッサが連携して動作できるようにします。
実験データによると、この長距離量子接続は 99.4% の情報伝送忠実度を達成しており、IBM が設定した 99.9% という目標に徐々に近づいています。関連技術が成熟すると、複数の量子プロセッサでより大規模な統合量子システムを形成できるようになり、シングルチップ規模の限界を突破できるようになります。
IBM はまた、E.ON、Algorithmiq、Q-CTRL を含む多くのパートナーや顧客が現在、Nighthawk r2 プラットフォーム上で 340 億を超える量子回路を実行していることも明らかにしました。一部のアプリケーション シナリオでは、システム パフォーマンスが IBM の以前の量子プラットフォームと比較して最大 19 倍向上しました。
実用化の観点では、エネルギー会社 E.ON は、Nighthawk r2 を使用してグリッド最適化に関連する量子機械学習研究を実施し、約 15 倍のパフォーマンス向上を達成しました。 IBMが米国オークリッジ国立研究所と協力して実施した磁性材料シミュレーション実験でも、約12倍の性能高速化を達成した。これらの結果は、量子コンピューティングが実験室研究から実際の産業応用へと徐々に移行していることを示しています。
アナリストは、Nighthawk r3 のリリースは IBM の量子ハードウェアのパフォーマンスをさらにアップグレードするだけでなく、さらに重要なことに、数百量子ビットから千量子ビット レベルのシステムへの開発パスを実証するものであると考えています。高速リセット アーキテクチャ、マルチチップ量子相互接続、フォールト トレラント テクノロジが成熟し続けるにつれて、量子コンピューティングは現実世界での複雑な科学的および産業的問題の解決にますます近づいています。
コメント