東京大学、単一量子テレポーテーション回路を繰り返し用いる大規模光量子コンピューター実現法を発明

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今回発明した光量子コンピューター方式

東京大学は2017年9月22日、ループ構造を持つ光回路を用いた大規模光量子コンピューター実現法を発明したと発表した。

量子コンピューターは、0と1の重ね合わせという2つの状態が同時並行で存在するような中間状態で表される量子ビットを情報単位に用いる。量子ビットには、原子・イオン・超伝導素子などのシステムが用いられているが、現状、数十量子ビットでの計算までしか実現されておらず、大規模化が課題となっている。

一方、光を用いた量子コンピューターは、「量子テレポーテーション」回路を用いて実現する。光量子コンピューターは、室温・大気中で動作し、巨大な冷却装置や真空装置が不要であるため、実用化に有利とされる。しかし、光量子コンピューターについても量子テレポーテーション回路を何ブロックも配置しなくてはならず、大規模な計算は困難だった。

量子テレポーテーション回路

そこで研究グループは、単一の量子テレポーテーション回路を無制限に繰り返し用い、原理的に100万個以上の量子ビットを処理できるような光量子コンピューター方式を開発した。この方式では、光のパルスを1個の量子テレポーテーション回路で構成されるループ内で周回させる。そのため、構成要素は1個の量子テレポーテーション回路とループ構造だけで、最小限の光学部品しか必要としない。

今後は、同方式における計算精度や各種アルゴリズムの実装方法について解析し、実際に同方式での大規模量子コンピューター開発に取り組むとしている。

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