By ケナ・ヒューズ＝キャッスルベリー 24 年 2022 月 XNUMX 日に投稿
もろさとノイズの影響を受けやすいため、 量子コンピュータ それらがより広く使用されるようになるまでには、まだ長い道のりがあります。 この技術を開発する上での主な課題の XNUMX つは、そのアーキテクチャに関係しています。 多くのエンジニアがすでに発見しているように、 キュビット 量子コンピューター内では、メモリ ユニットとコンピューティング ユニットの両方として同時に機能します。 量子メモリはコピーできないため、従来のコンピューターに保存することはできないため、この技術でできることには限界があります。 この制限のため、多くの量子開発者は、メモリ情報を共有するために、量子コンピューター内の量子ビットが互いにより適切に相互作用する必要があると考えています。 新研究 大学から インスブルック 量子コンピューターの新しいアーキテクチャを提案します。 研究者の Wolfgang Lechner、Phillip Hauke、Peter Zoller にちなんで LHZ アーキテクチャと呼ばれるこのアーキテクチャは、特に最適化のために設計されていますが、パリティ演算とエラー訂正も実行できます。 このアーキテクチャでは、実際のキュービット自体ではなく、ビット間の調整のために物理キュービットがエンコードされるため、これらのプロセスを実行できます。
「LHZ アーキテクチャは、量子コンピュータの最適化問題を解決する際に困難な長距離相互作用を必要としない方法でエンコードできるようにする量子アーキテクチャです」と博士は説明します。 研究者 マイケル・フェルナー レヒナーの研究グループの。 「これは、これらの相互作用のためにゲートリソースに大きなオーバーヘッドを必要とすることが多い従来のアプローチとは異なります。 このオーバーヘッドを削減するために、実装されたアーキテクチャは大幅にペアダウンされています。 これにより、LHZ アーキテクチャはパリティ プロセスを実行できます。 「すべてのビット変数を量子ビット (キュービット) に直接エンコードする代わりに、LHZ アーキテクチャのキュービットは、XNUMX つ以上の実行可能なものの違い (「パリティ」) を表します。これにより、特定の量子アルゴリズムの実装が簡素化されます」と Fellner 氏は付け加えました。 このパリティを使用してキュービットをエンコードすることにより、量子コンピューティングに必要なキュービットの数が減少し、スケーラビリティと実装のためのより簡単な方法が可能になり、これらのマシンをよりモバイルにする方法が提案されることさえあります。
パリティの追求
の考え方 パリティ 量子コンピューター上での使用は、実際には新しいものではありません。 Fellner 氏は次のように説明しています。 しかし、量子ビットの数が増えるにつれて、これらのゲート操作の実装はますます複雑になります。」 LHZ アーキテクチャを設計する際に、インスブルックの研究者は、典型的な量子コンピューターとは異なる方法でキュービットをプログラミングすることで、この潜在的な問題を計画しました。 「パリティ アーキテクチャのキュービットが複数の「標準」キュービットの相対パーティをエンコードするという事実を利用することで、いくつかの量子操作をより簡単な方法で実装できます」と Fellner 氏は付け加えました。 「私たちの最近の研究では、普遍的な一連のゲートを構築できることを示しました。つまり、任意のアルゴリズムを実装できます。」 このタイプのユニバーサル量子コンピューターは、量子コンピューティング業界に大きな影響を与えることを示唆しており、その開発を加速するのに役立つ可能性があります。 「それに加えて、量子ビット数のオーバーヘッドを利用して、計算中に発生する可能性のある量子エラーを検出して修正できます」と Fellner 氏は述べています。
LHZ アーキテクチャを使用してエラー訂正を軽減する
ノイズの影響を受けやすいため、量子コンピューターはかなりエラーが発生しやすくなります。 エラー訂正を軽減する方法として、いくつかの異なる方法がテストされており、インスブルックの研究者は、LHZ アーキテクチャがこのプロセスに役立つと考えています。 「量子エラーは、いわゆるビット フリップ エラーと位相フリップ エラーの XNUMX 種類に分類できます」と Fellner 氏は述べています。 LHZ アーキテクチャは、両方を修正するように設計されています。 XNUMX 種類のエラー (ビット フリップまたは位相エラー) は、使用されるハードウェアによって防止されます」と、インスブルックの研究者である Annette Messinger 氏と Killian Ender 氏は付け加えました。 「他のタイプのエラーは、ソフトウェアを介して検出および修正できます。」 エラー訂正とスケーラビリティのための堅牢な方法により、LHZ アーキテクチャが実装され始めたのは驚くことではありません。
Lechner と Magdalena Hauser が共同設立したスピンオフ会社は、 パリティQCは、インスブルックや他の場所の研究者と協力して、この新しいアーキテクチャを試して使用しようとしています。
Kenna Hughes-Castleberry は、Inside Quantum Technology のスタッフ ライターであり、JILA (コロラド大学ボルダー校と NIST のパートナーシップ) のサイエンス コミュニケーターです。 彼女の執筆活動には、ディープ テクノロジー、メタバース、量子テクノロジーが含まれます。
