Google Quantum AIラボは先日、最新の量子コンピューティングチップ「Willow」を発表しました。これは、量子エラー訂正と計算性能という2つの重要な分野で大きな進歩を遂げ、実用的な量子コンピューティングに向けた重要な一歩となります。
歴史的突破：量子エラーの指数関数的な減少
Willowの最も重要な突破点は、「閾値以下」(below threshold)の量子エラー訂正を初めて実現したこと、つまり量子コンピューティング分野で約30年間悩まされてきた中心的な課題を解決したことでしょう。Nature誌に掲載された論文で研究チームは、より多くの量子ビットを使用することで、システムのエラー率が指数関数的に減少することを示しました。
具体的な実験では、研究者らは3×3、5×5、7×7の量子ビットアレイをそれぞれテストしました。アレイの規模が大きくなるにつれて、エラー率は毎回半分に減少しました。この成果は、真に拡張可能な論理量子ビットプロトタイプシステムの最初の誕生を示しており、実用的な大規模量子コンピューターの構築に強力な証拠を提供します。
量子ハードウェア担当ディレクターJulian KellyによるWillowとその画期的な成果を紹介するビデオ
驚異的な計算性能
ランダム回路サンプリング（RCS）ベンチマークテストにおいて、Willowは驚くべき性能を示しました。わずか5分未満で完了した計算を、現在の最速のスーパーコンピューターで実行するには10京京年（10の25乗年）かかる計算で、これは宇宙の年齢をはるかに超えます。
高度なハードウェア仕様
Willowチップは、Googleのサンタバーバラにある専用の量子チップ製造工場で製造され、105個の量子ビットを備えています。このチップは、いくつかの重要な指標において業界最高レベルに達しており、量子ビットのT1時間（量子状態を維持する時間）は約100マイクロ秒に近づき、前世代製品と比べて約5倍向上しています。
実用化に向けた次のステップ
Google Quantum AIラボの創設者は、チームの次の目標は、「古典的なコンピューターを超える有用な」実用的なアプリケーション計算を実現することだと述べています。彼らは、Willow世代のチップがこの目標の達成に役立つと期待しています。潜在的な応用分野としては、以下のようなものがあります。
新薬開発
電気自動車バッテリーの最適化設計
核融合研究
新エネルギー開発
産学連携
量子コンピューティングの発展を促進するために、GoogleはCourseraプラットフォーム上の新しいコースを含むオープンソースソフトウェアと教育リソースも提供しており、開発者が量子エラー訂正の基本を学ぶのを支援し、将来の量子コンピューティングのアプリケーションシナリオを共同で探求します。
この画期的な成果は、複雑な問題解決における量子コンピューティングの巨大な可能性を示しており、人工知能などの分野の将来の発展にも新たな可能性を提供します。Googleは、量子コンピューティングは、従来のコンピューターでは取得できないトレーニングデータの収集、特定の学習アーキテクチャの最適化、および量子効果システムのシミュレーションに不可欠なツールになると述べています。
