量子計算は、量子プロセッサが機能することを証明するのに数年を要しました。次の課題は、これらのシステムをスケールで製造し、パッケージ化する方法です。これが、広達コンピュータ（Quanta Computer）と量子連続体（Quantinuum）が現在直面している問題です。この2社は、将来の数世代の量子コンピュータのハードウェアインフラを共同で開発するための協力開発契約を締結しました。目標は、システムをよりモジュール化、製造可能、かつスケーラブルにすることです。この協力により、量子連続体の捕獲イオン量子計算技術と、広達の複雑な計算およびクラウドインフラに関する製造経験が結びつきます。
広達と量子連続体の協力が量子計算の工業化を推進
この2社は新しい量子プロセッサを発表するのではなく、ますます複雑になる量子プロセッサを展開可能なシステムに変えるために必要な工業機械とハードウェアエコシステムに焦点を当てています。量子コンピュータを構築することは、単にチップ上により多くの量子ビット（qubit）を配置することではありません。量子コンピュータはハードウェアに対して非常に特異な要求があります。量子連続体の機械は捕獲イオンを量子ビットとして使用しています。例えば、そのH2システムは量子情報をイッテルビウム（ytterbium）イオンに保存し、精密に制御されたレーザー操作で制御します。このアーキテクチャは、量子電荷結合デバイス（QCCD）アプローチを採用しており、イオンはプロセッサの異なる領域間を移動できます。
このアーキテクチャは、量子連続体に重要な利点を提供します：その量子ビットは全接続を実現でき、つまり任意の2つの量子ビットを操作できます。
現在、H2システムは56個の完全に接続された量子ビットを持ち、二量子ビットゲートの保真度が99.9％を超えていると報告されています。しかし、このような機械を拡張するには、単に量子ビットの数を増やすだけでは不十分で、量子プロセッサには高度なレーザー、真空システム、制御電子機器、冷却、そして非常に精密な機械および電気インフラが必要です。システムの規模が大きくなるにつれて、これらすべてのコンポーネントは協調して機能し、量子計算を圧倒するエラーを引き起こさないようにしなければなりません。これが、広達の製造専門知識が活かされるところです。
広達は、主要な電子製造業者および先進的な計算インフラの供給者として知られています。サーバー、クラウドインフラ、その他の複雑な計算プラットフォームを含むビジネスを展開しています。新しい協定は、これらの産業専門知識が量子コンピュータに適用できるかどうかを探求しています。エンジニアたちは、量子技術自体の発展過程において製造プロセスとサプライチェーンを確立することを目指して、次世代のハードウェアインフラの開発に取り組んでいます。より高度なプロセッサが準備できた後に工業化を試みるのではなく、量子連続体がそのハードウェアロードマップを進める中で、これがますます重要になります。
同社は、数百の論理量子ビットを目指す捕獲イオンシステムの段階的な拡大を追求しており、最終的にはフォールトトレラント量子計算を実現することを目指しています。
量子計算の未来には信頼性のあるハードウェアインフラが必要
その新しいHeliosアーキテクチャは、この進展のさらなる一歩であり、量子連続体は、接続ベースのイオン輸送と複数の量子ロジック領域を利用してルーティングと拡張性を改善すると説明しています。量子計算はしばしば量子ビットの数で議論されますが、量子ビットの数自体が機械の実用性を決定するわけではありません。実用的な量子コンピュータには、十分に低いエラー率、迅速な操作、信頼性のある制御ハードウェア、そしてますます複雑なエラー訂正が必要です。また、再現性も必要です。大量の専門的なエンジニアリング努力を要する実験室機械は、繰り返し製造、設置、維持できる機械とは大きく異なります。
これが、この協力関係が解決しようとしているギャップです。
同時に、これは量子連続体が従来の計算インフラとのより広範な統合を追求している時期でもあります。今年の6月、同社はヒューレット・パッカード・エンタープライズ（Hewlett Packard Enterprise）との協力を発表し、量子プロセッサを高性能計算および人工知能環境に接続することに焦点を当てています。広達のパートナーシップは、この移行の別の側面、すなわち量子プロセッサの背後にある物理インフラを解決します。この協力が商業規模の量子コンピュータを生み出すことを保証するものではなく、両社は詳細な仕様、生産量、新しいハードウェアのタイムラインを公開していませんが、その方向性は重要です。
量子産業は、「強力な量子コンピュータを構築できるか？」という問いから、「顧客が実際に使用できる複数の量子コンピュータを信頼性を持って製造できるか？」というより挑戦的な工業問題へと移行しています。広達と量子連続体は、2番目の問いに答えるためには、量子物理の突破口と同様に製造の専門知識が必要であると考えています。