AWSが「Center for Quantum Computing」を開設

研究センターはすでに論文を発表

AWSの量子コンピューティング研究部門が、パサディナにあるカリフォルニア工科大学（California Institute of Technology：Caltech）の施設に移転しました。

AWS Center for Quantum Computingは、この新しい施設で、AWSがすでに研究論文を発表しているフォールト・トレラントな量子コンピュータの構築を目指します。この施設には、大手クラウド企業の量子研究チーム向けのオフィススペースと研究所が備えられており、ハードウェアエンジニア、量子理論家、ソフトウェア開発者は、量子コンピュータの開発という相互に関連する問題に取り組むことができます。

このセンターでは、新しい量子プロセッサーの製造とテスト、制御プロセスの開発、さらには、より大きな量子システムに必要な極低温冷却システムなどの支援技術への取り組みが行われます。

より優れた量子ビットの構築

新センターの製品責任者であるナディア・カールステンは、ブログで次のように述べています。「フォールト・トレラントな量子コンピュータの構築のような大胆な目標は、当然のことながら、その過程で重要な科学的・工学的課題が生じることを意味する。私たちのセンターはカリフォルニア工科大学のキャンパス内にあるので、物理学や工学の主要な研究グループの学生や教員と交流することができる」

センターでは、より優れた超伝導量子ビットの構築に取り組み、プロセスの再現性と拡張性を高めて量子ビットの数を増やし、実用的な量子コンピュータに近づけることを目指しています。

「しかし、量子ビットの数を増やすだけではなく、実用的な量子コンピュータを構築するには、より高速なクロック速度と、超伝導状態を維持して量子コヒーレンスを保つための冷蔵庫などのサポートシステムをうまく設計することが必要となる」とカールステンは言います。

誤り訂正

量子ビットの品質を測る最終的な指標は、エラーレート、つまりどれだけ正確に量子ゲートを実行できるかということです。「AWS Center for Quantum Computingでは、より優れた量子ビットの実現に向けて、2つの方法を採用している」と彼女は現在の量子デバイスにはノイズの影響が大きいと指摘します。「1つ目は、物理的なレベルでのエラー率の改善で、例えば、ノイズを減らすための材料の改良に投資すること。2つ目は、量子エラー補正（QEC）を用いて、論理量子ビットと呼ばれる保護された量子ビットに情報を冗長的にエンコードすることで、量子ゲートエラーを減らすなど、革新的な量子ビットアーキテクチャを採用している。これにより、ゲートエラーの検出と訂正が可能となり、符号化された量子ビットに対するゲート演算をフォールトトレラントに実装することが出来るようになる」

AWSセンターは、論理量子ビットのデータを記録するための物理的な量子ビットの数を減らし、より効率的なエラー訂正を可能にしたいと考えています。「特に、GKP（Gottesman-Kitaev-Preskill）量子ビットや 「シュレーディンガーの猫（Schrödinger cat）」量子ビットなど、線形調和振動子（linear harmonic oscillators）を利用したアプローチに期待している」

カールステンは、量子エラー補正によって論理的量子ビットがその元となる物理的量子ビットよりも正確になるというマイルストーンを間もなく達成したいと考えています。「私たちの最終的な目標は、古典的な計算技術では不可能な、信頼性の高い計算を行うことができるエラー補正された量子コンピュータを、実用上重要な顧客の問題を解決するために必要な規模で提供することです」

なぜカリフォルニア工科大学なのか？

カリフォルニア工科大学には、40年前にノーベル賞受賞者のリチャード・ファインマンがアイデアを出したことから、量子コンピューティングの歴史があります。AWSセンターでは、ジョン・G・ブラウン応用物理学教授のオスカー・ペインターが量子ハードウェアを担当し、ブレン理論物理学教授のフェルナンド・ブランダオが量子アルゴリズムを担当しています。また、このセンターは、学生やカリフォルニア工科大学の若手教員らに奨学金やトレーニングを提供します。

カールステンによると、センターはシカゴ大学、メリーランド大学、スタンフォード大学、ダートマス大学の研究者らとも連携しているようです。

この記事は海外Data Centre Dynamics発の記事をData Center Cafeが日本向けに抄訳したものです。