究極の量子コンピューティングアーキテクチャを巡る7つの競争相手

量子コンピューティングの概要

量子コンピューティングは、物理学とコンピュータ科学が交差する革新的な分野であり、現在最強の従来のコンピュータでさえ解決できない問題を解決し、量子技術で私たちの世界を再構築する態勢を整えています。

情報を 0 または 1 として保存するビットを使用する従来の電子コンピュータとは異なり、量子コンピュータは量子ビットを活用します。

量子力学の原理によれば、量子ビットは 0、1、または両方の状態の重ね合わせを同時に表現できます。

これは、エンタングルメントと呼ばれる別の量子現象と相まって、量子コンピュータが大量の計算を並行して実行することを可能にし、特定の種類の問題に対して指数関数的な高速化を提供します。

量子コンピューティングの展望は非常に大きく、その応用範囲の可能性は次のとおりです。

• 創薬と材料科学（これまでにない精度で分子をシミュレートすることで）
• 金融モデリング（ポートフォリオの最適化とリスク評価）
• 暗号化（既存の暗号化標準を破り、新しい安全な通信方法を実現）
• 人工知能（機械学習アルゴリズムの強化）
• ロジスティクスと最適化（複雑なルーティングとスケジューリングの問題を解決）
• 一般的な最適化（あらゆる場所の幅広いシステムをカバー）
• その他、研究の加速とともに現れる、現在まだ知られていない多くのもの。

現在、量子コンピューティングのさまざまな物理的な実装、または技術的なアーキテクチャが探求されています。

以下で探求する各量子システムには独自の長所と短所があり、それぞれに、フォールトトレラントな大規模量子マシンを構築することに取り組む専門の研究者と企業のコミュニティが存在します。

量子領域の探索：主要なアーキテクチャの概要

量子コンピューティングの探求

フォールトトレラント量子コンピュータの追求は、数多くの物理システムの探求を促しました。以下では、最も優れた量子コンピューティングアプローチを順に見ていきます。

1.超電導量子ビット

物理コンポーネント：

• 超電導量子ビットは通常、ニオブやアルミニウムなどの超電導材料で作られ、シリコンやサファイア基板上にパターン化されています。
• それらは通常、「ジョセフソン接合」と呼ばれる、2つの超電導体の間の薄い絶縁バリアを含み、非線形インダクタを形成し、量子ビットに明確なエネルギーレベルを与えます。
• これらの回路は、希釈冷凍機でミリケルビン温度まで冷却され、超電導状態を維持し、熱ノイズを最小限に抑えます。

動作原理

• 量子ビットの状態（0、1、重ね合わせ状態）は、超電導回路の異なるエネルギーレベルによって表現されます。
• マイクロ波パルスは、個々の量子ビットの状態を制御するため（単一量子ビットゲート）、および隣接する量子ビットと絡み合わせるため（二量子ビットゲート）に正確に印加されます。
• 量子ビットの状態の読み出しは通常、量子ビットを共振器に結合し、共振器の特性の変化を測定することによって行われます。

機会：

• スケーラビリティ：確立された半導体製造技術を活用することで、多数の量子ビットを持つチップを製造できます。
• 高速ゲート速度：マイクロ波パルスは、通常ナノ秒の範囲で比較的速い量子操作を可能にします。
• 高忠実度：高忠実度の単一量子ビットおよび二量子ビットゲートの実現において、大きな進歩がなされています。

課題：

• デコヒーレンス：量子ビットは環境ノイズ（電磁場、温度変動など）に極めて敏感であり、量子情報の損失（デコヒーレンス）につながります。
• 接続性：チップ上のすべての量子ビット間の高い接続性を実現することは困難な場合があり、量子アルゴリズムの効率を制限することがあります。
• 低温学：超低温の要件は、複雑で高価な極低温インフラストラクチャを必要とします。
• 製造ばらつき：製造プロセスにおけるわずかな変化が、量子ビットの特性の違いにつながる可能性があり、注意深いキャリブレーションが必要です。

今日の量子コンピューティングに関わる企業は？順に見ていきましょう。

• Google Quantum AI：
  • 2019年、この企業は53量子ビットのSycamoreプロセッサを用いて「量子超越性」を実証し、特定のタスクを当時の最強の従来のスーパーコンピュータよりも高速に実行しました。
  • 量子誤り訂正に関する研究を発表し、量子ビット数を増やすことでエラーを減らす能力の実証を含みます。
  • より高いコヒーレンスと接続性を備えた、より強力なプロセッサの開発に継続的に取り組んでいます。
• IBM Quantum：
  • 研究者や開発者が量子アルゴリズムを試すことができるよう、量子プロセッサ群へのクラウドアクセスを提供しています。
  • 1,000量子ビットを超えるチップ（例：Condor）や、さらに大規模なシステムを構築する計画など、プロセッサを拡張するためのロードマップを持っています。
  • ハードウェアからソフトウェア、コミュニティ構築まで、完全な量子コンピューティングスタックを構築することに注力しています。
  • 1,121量子ビットのCondorプロセッサと、エラー率が大幅に低い133量子ビットのHeronプロセッサを発表しました。
• Rigetti Computing：
  • 超電導量子プロセッサを開発し、クラウドアクセスを提供しています。
  • システムを拡張するためにマルチチップアーキテクチャを採用しています。
  • ゲート忠実度と量子ビットのコヒーレンス向上に取り組んでいます。
  • 84量子ビットのAnkaa-2システムを発表しました。
• Quantinuum（Honeywell Quantum SolutionsとCambridge Quantumが合併）：
  • Quantinuumの主な焦点はイオントラップ技術ですが、Honeywellは以前から超電導量子ビットに関する研究を行っていました。
  • 合併後の組織は、異なる量子技術の専門知識を活用しています。
• Alibaba Quantum Lab：
  • 超電導量子プロセッサを開発し、量子応用を探求しています。

以下は、これらの企業が量子コンピュータをリリースする可能性のあるタイムラインです。

• 1-3年：
  • 量子ビット品質（コヒーレンス時間、ゲート忠実度）が継続的に向上し、数百から数千の物理量子ビットを備えたプロセッサが開発されます。
  • 特定のはっきりと定義された問題に対する量子優位性の実証に焦点を当てます。
  • 量子誤り訂正実験が強化されます。
• 3-5年：
  • 初期のフォールトトレラント量子ビットの出現により、論理量子ビットの寿命が著しく向上します。
  • 数千の物理量子ビットを持つプロセッサにより、より複雑なアルゴリズムと誤り訂正符号が可能になります。
  • より広範な応用分野の探求と、より洗練された量子ソフトウェアの開発。
• 5-10年：
  • 小規模なフォールトトレラント量子コンピュータは、特定の領域で従来のコンピュータでは解決できない問題を解決する可能性を秘めています。
  • 量子ビット数のさらなる拡張と、接続性および制御性の改善。
  • ソフトウェアツールやアルゴリズムを含む、より成熟した量子コンピューティングエコシステムの開発。

量子コンピューティングの将来展望

• 超電導量子ビットは、現在最も先進的で資金が豊富なアプローチの1つです。
• 主要なテクノロジー企業からの強力な支援と、既存の半導体製造ノウハウの活用が、継続的な進歩の確固たる基盤を提供しています。
• 主な課題は、デコヒーレンスに効果的に対処し、堅牢な量子誤り訂正を実装することで、フォールトトレランスを実現することです。
• GoogleやIBMのような企業は積極的にこの目標を追求しており、彼らのロードマップは今後10年間で大きな進歩があることを示しています。
• 将来は、より高い量子ビット数、より低いエラー率、および実用的な量子優位性の実証に向けた競争が続くでしょう。
• 成功は、特に材料科学と大規模システム統合の分野における、重大な物理的および工学的障壁を克服することにかかっています。

イオントラップ量子コンピューティング

イオントラップ量子ビット技術

物理コンポーネント：

• イオントラップ量子ビットは、電荷を帯びた個々の原子（イオン）を電磁場で閉じ込めて構成されます。
• これらのイオンは通常、イオントラップと呼ばれる装置内の真空チャンバーに保持され、このトラップは直線型の「パウルトラップ」または「ペニングトラップ」です。
• レーザーは、イオンを冷却し、量子状態を初期化し、量子ゲート操作を実行し、最終状態を読み出すために使用されます。

動作原理

• 量子状態（0および1）は、各捕獲イオン内の安定または準安定な電子エネルギー準位によって表現されます。
• レーザーは、これらのエネルギー準位間の遷移を引き起こすために正確に調整され、単一量子ビット回転を可能にします。
• 二量子ビットゲートは通常、トラップ内の集団運動（フォノン）を介して2つのイオンの内部電子状態を結合するためにレーザーを使用することによって実現されます。
• 各イオンの最終状態の読み出しは、特定の状態のイオンをレーザーで照射して蛍光（発光）させ、それを高感度カメラまたは光検出器で検出することによって行われます。

機会：

• 長いコヒーレンス時間：
  • イオンは真空中で環境から十分に隔離されているため、他の量子ビットモダリティよりも桁違いに長いコヒーレンス時間を持つことができます。
• 高いゲート忠実度：
  • レーザー駆動ゲートは、単一量子ビットおよび二量子ビット操作において非常に高い精度を実現できます。
  • 同一量子ビット：同一原子種のすべてのイオンは本質的に同一であり、エラー源としての製造ばらつきを排除します。
• 高い接続性：
  • トラップ内のイオンは互いに結合でき、潜在的に全対全接続が可能となり、これは多くの量子アルゴリズムにとって有益です。

課題：

• 遅いゲート速度：
  • フォノンを介した相互作用とイオンの物理的運動は、超電導量子ビットなどの固体システムと比較して、ゲート操作速度を遅くする可能性があります。
• スケーラビリティ：
  • 単一のトラップで多数のイオンを捕獲し、正確に制御することはますます困難になります。
  • 異なるトラップゾーン間でのイオンのシャトリングや、複数のトラップゾーンを接続するアーキテクチャが検討されていますが、これにより複雑性が増します。
  • レーザー制御の複雑性：個々のイオンに対処し、ゲーティングを実行するには、多数の正確に制御されたレーザーが必要であり、システムの複雑性と潜在的な故障点が増加します。
  • 真空とトラップの安定性の維持：高真空環境と安定した電磁場は不可欠であり、洗練されたエンジニアリングが必要です

関連する技術企業は次のとおりです。

• Quantinuum（Honeywell Quantum SolutionsとCambridge Quantumが合併）：
  • 相互作用と読み出しのためにイオンを異なるゾーン間を移動させる量子電荷結合デバイス（QCCD）アーキテクチャを開発しました。
  • 単一量子ビットゲートと二量子ビットゲートの両方で高い忠実度を達成しました。
  • 量子コンピュータの全体的な能力を測る指標である「量子ボリューム」のマイルストーンを実証しました。
  • Hシリーズ量子コンピュータを発表し、H2プロセッサは量子ボリューム65536を達成しました。
  • 量子化学やサイバーセキュリティを含む量子アルゴリズムとソフトウェアの開発に注力しています。
• IonQ：
  • クラウドプラットフォームを介してアクセスできるイオントラップ量子コンピュータを開発しています。
  • 高い量子ビット品質と接続性の実現に注力しています。
  • 平均的な単一量子ビットおよび二量子ビットゲートの忠実度が高いと報告しています。
  • IonQ Forteなどのシステムと、より高い量子ビット数と性能を持つ次世代の計画を発表しました。
  • 量子応用を探求するために、いくつかの機関や企業と提携しています。
• Alpine Quantum Technologies (AQT)：
  • オーストリアに本拠を置くAQTは、ラックマウント可能なイオントラップ量子コンピュータの開発に取り組んでいます。
  • 研究および産業向けにターンキーシステムを提供することに注力しています。
  • 量子プロセッサへのクラウドアクセスを提供しています。
• Universal Quantum：
  • 英国に本拠を置く企業で、シリコンマイクロチップを使用して個々の量子コンピューティングモジュールを接続する、独自のモジュラーアプローチに基づいたイオントラップ量子コンピュータを開発しています。
  • 大規模で誤り訂正された量子コンピュータの構築を目指しています。

発表の可能性のあるタイムライン

• 1-3年：
  • ゲート速度と忠実度が継続的に向上します。
  • 数十から数百の高接続性物理量子ビットを持つシステムへの拡張。
  • より複雑な量子アルゴリズムと初期の誤り訂正プロトコルの実証。
• 3-5年：
  • より複雑なQCCDのようなアーキテクチャや光子相互接続の開発により、より大きな量子ビット数（数百から千以上）に拡張します。
  • エラー率がさらに低下し、論理量子ビットの実証。
• 5-10年：
  • イオントラップに基づくフォールトトレラント量子コンピュータの可能性、商業的に関連する問題を解決できる能力。
  • 高度な誤り訂正技術の統合と、より成熟したソフトウェアスタックの開発。
  • 大規模な拡張のためのモジュラーアーキテクチャの継続的な探求。

将来展望

• イオントラップは、その本質的な高い量子ビット品質と長いコヒーレンス時間のため、非常に有望なプラットフォームです。
• 主な課題は、性能を維持し、遅いゲート速度に対処しながら、システムを数千、数百万の量子ビットに拡張することです。
• QuantinuumやIonQのような企業は、モジュラーでスケーラブルなアーキテクチャの開発において大きな進歩を遂げています。
• QCCDアプローチと、集積化された光子相互接続に向けた努力は、スケーリングの制限を克服する鍵です。
• これらの工学的課題を克服できれば、イオントラップはフォールトトレラント量子コンピューティングを実現する強力な可能性を秘めています。
• ゲート速度の向上、堅牢な誤り訂正の実証、および複雑なイオントラップのスケーラブルな製造技術の開発に焦点が当てられます。

光子量子コンピューティング

光子量子ビット

物理コンポーネント

• 光子量子ビットは、単一の光子を量子情報のキャリアとして使用します。
• 量子ビットは、光子の偏光、経路、時間ビンなど、さまざまな特性にエンコードできます。
• 主要なコンポーネントには、単一光子源（例：量子ドット、自発パラメトリックダウンコンバージョン）、線形光学素子（例：ビームスプリッタ、位相シフタ、ミラー）、および単一光子検出器が含まれます。

動作原理

• 単一量子ビットゲートは、光子を波長板や位相シフタなどの光学素子を通過させることによって実現されます。
• 純粋な線形光学では、二量子ビットゲートはより困難であり、多くの場合、測定誘起非線形性に依存します。
• これには通常、補助光子、干渉計、およびゲートの成功を告知する測定が含まれます。
• 光子がこれらの光学素子のネットワークを通過するときに、量子情報が処理されます。
• 読み出しは、光子とその特性（例：偏光）を検出することによって実行されます。

機会

• 室温動作（一部の側面）：
  • 光子は熱デコヒーレンスに非常に強く、システムの一部を室温で動作させることができますが、光源と検出器は冷却が必要な場合があります。
• 低デコヒーレンス：
  • 光子は環境との相互作用が弱いため、伝播中に長いコヒーレンス時間を持ちます。
  • 既存の光ファイバーインフラストラクチャとの統合：量子コンピュータをネットワーク化するために既存の通信技術を活用する可能性。
• 多重化によるスケーラビリティ：
  • 異なる光自由度（例：時間、周波数）に情報をエンコードする能力は、多重化と量子ビット密度の増加の道筋を提供します。

課題

• 確率的ゲート操作：
  • 線形光学と測定に基づくエンタングルメントゲートは通常確率的であり、常に成功するとは限りません。
  • これにより、告知が必要になり、複数回の試行が必要になる場合があり、計算速度が低下します。
• 光子損失：
  • 光子は光学素子内または伝送中に失われる可能性があり、これは深刻なエラー源です。
• 高効率な単一光子源と検出器：
  • 単一光子を効率的、高純度、オンデマンドで生成および検出することは、技術的に困難です。
• 大規模で安定した干渉計の構築：
  • 多数の量子ビットに必要な複雑な光学装置の安定性を構築し、維持することは非常に困難です。
  • 直接的な光子-光子相互作用の欠如：光子は自然に相互作用しないため、測定誘起非線形性や強力な非線形材料（開発中）の助けなしに、決定論的な二量子ビットゲートを実現することは困難です。

関連する技術企業は次のとおりです。

• PsiQuantum：
  • 大規模な資金を調達した企業で、小規模なリソース状態間のエンタングルメントを作成するために測定を利用する、融合ベースの量子コンピューティング（FBQC）に基づく光子アプローチを研究しています。
  • 既存の光子チップ製造半導体製造プロセスを活用して、100万量子ビットのフォールトトレラント量子コンピュータを構築することを目指しています。
  • 主にステルスモードで運用されていますが、そのアーキテクチャと誤り訂正に関するいくつかの研究を発表しています。
  • 光子チップの生産のためにGlobalFoundriesと提携しています。
• Xanadu：
  • クラウドプラットフォーム（Xanadu Quantum Cloud）とオープンソースソフトウェア（PennyLane、Strawberry Fields）を介してアクセスできる光子量子コンピュータを開発しています。
  • 光のスクイーズ状態（連続変数量子コンピューティングアプローチ）と光子数分解検出器を使用しています。
  • BorealisおよびXシリーズチップを使用して、特定のサンプリングタスクで「量子計算優位性」を実証しました。
  • プログラム可能でスケーラブルな光子アーキテクチャに焦点を当てています。
• ORCA Computing：
  • 量子メモリと多重化に基づく独自のアプローチで光子量子コンピュータを開発する英国の企業です。
  • 光子の損失と確率的ゲートの課題を、光子を保存して再利用することで克服することを目指しています。
  • 英国国防省にシステムを納入しました。
• QuiX Quantum：
  • 窒化シリコン（SiN）導波路に基づく光子量子プロセッサを専門とするオランダの企業です。
  • 量子情報処理とシミュレーションのための低損失、高性能な光子プロセッサを提供することに焦点を当てています。
  • 既製の光子プロセッサを提供しています。
• NTT（日本電信電話株式会社）：
  • 光技術に関する長年の先駆的な研究の歴史があり、測定ベースのアプローチを含む光子量子コンピューティングを探求しています。
  • 全光量子リピータとネットワーク技術を開発しています。

発表の可能性のあるタイムライン：

• 1-3年：
  • 単一光子源と検出器の効率が継続的に向上します。
  • より大きく、より複雑な統合光子回路の開発。
  • 小規模な光子プロセッサでのより複雑な量子アルゴリズムの実証。
  • 光子損失の削減とゲート忠実度の向上におけるさらなる進歩。
• 3-5年：
  • 数百から数千の物理量子ビット（または連続変数アプローチにおける同等の量子ビット）を持つ光子システムの可能性。
  • 光子システムに特化したより高度な誤り訂正技術（例：光子損失に耐性のあるコード）の実証。
• 5-10年：
  • PsiQuantumのような企業は、半導体製造技術を活用して、この期間内に多数の量子ビット（100万近く）を持つフォールトトレラントなシステムを実現することを目指しています。
  • 成功は、損失、ゲートの決定論、コンポーネントの効率に関連する重大な工学的および物理的課題を克服することにかかっています。
  • 光子リンクに基づく量子ネットワークの開発。

将来展望

• 光子量子コンピューティングは、室温での動作（一部）の可能性と、既存の製造技術を活用できる可能性から、魅力的な道筋を提供します。
• 主な障害は、一部のゲートスキームの確率的な性質と光子損失です。
• しかし、測定ベースの量子コンピューティングやより良いコンポーネントの開発などの革新的なアプローチがこれらの問題に対処しています。
• PsiQuantumのような企業は、大手半導体ファウンドリと提携して、この技術を野心的にスケールアップしています。
• Xanaduも、その連続変数アプローチとクラウドプラットフォームで限界を押し広げ続けています。
• 決定論的ゲートの構築と光子損失の最小化という課題を効果的に管理できれば、光子学は量子コンピューティングのための高度にスケーラブルでネットワーク化可能なプラットフォームを提供できます。
• 光子チップを大量生産する能力は大きな利点です。

中性原子量子ビット

物理コンポーネント：

• 中性原子量子ビットは、個々の中性原子（例：ルビジウム、ストロンチウム、イッテルビウム）を量子ビットとして使用します。
• これらの原子は、光ピンセットまたは光格子として知られる、密接に集束されたレーザービームのアレイを使用して真空チャンバーに捕獲されます。
• レーザーは、原子を冷却し、その状態を初期化し、量子ゲート（多くの場合、原子をリュードベリ状態に励起することによって）を実行し、量子ビット状態を読み出すためにも使用されます。

動作原理

• 量子ビット状態は通常、中性原子の2つの異なる超微細基底状態、または基底状態と高励起リュードベリ状態によって表現されます。
• 単一量子ビットゲートは、共鳴レーザーパルスを個々の原子に印加することによって実現されます。
• 二量子ビットゲートは通常、2つの隣接する原子をリュードベリ状態に励起することによって実現されます。
• リュードベリ状態では、原子の電子は原子核から遠く離れており、原子がはるかに大きくなり、他のリュードベリ原子と強く長距離で相互作用する（リュードベリ遮蔽）ことができます。
• この遮蔽効果は、制御ZゲートまたはCNOTゲートを実装するために使用できます。
• 読み出しは通常、捕獲イオンと同様に、状態選択的な蛍光を介して行われます。

機会

• 同一量子ビット：
  • イオンと同様に、同一種のすべての原子は同一です。
• 多数の量子ビットへのスケーラビリティ：
  • 光ピンセットアレイは、2Dおよび3D構成で数百または数千の原子を捕獲するように拡張できます。
• 強力で制御可能な相互作用：
  • リュードベリ相互作用は、二量子ビットゲートに強力で切り替え可能な長距離相互作用を提供します。
  • 再構成可能なジオメトリ：光ピンセットアレイ内の原子の位置は、多くの場合、動的に再構成でき、柔軟な量子ビット接続を可能にします。

課題

• 原子のロードと空きサイト：

• 光ピンセットへの原子のロードは確率的プロセスであり、アレイに埋めるべき初期の空きサイトが生じ、実験サイクル時間を遅らせます。

• リュードベリ状態の寿命とデコヒーレンス：

• リュードベリ相互作用は強力ですが、リュードベリ状態自体の寿命は限られており、迷走電場や黒体放射に敏感です。

• レーザーアドレス指定と制御：

• 高密度アレイ内の個々の原子をレーザーで正確にアドレス指定し、制御するには、複雑な光学システムが必要です。

• 真空の維持：

• 捕獲イオンと同様に、高真空環境が必要です

中性原子量子コンピューティングに関わる技術企業は次のとおりです。

• Pasqal（QuEra Computingと合併）：
  • 計算およびシミュレーション用の中性原子量子プロセッサを開発しています。
  • 数百の量子ビットを持つシステムを実証しました。
  • 最適化、機械学習、量子シミュレーションのアプリケーションに焦点を当てています。
  • 合併前、QuEraは256量子ビットのプログラム可能な量子シミュレータを実証し、最適化問題の解決に関する結果を発表しました。Pasqalは研究機関にシステムを納入しました。
  • 合併後の組織は、短期的には1000量子ビットの量子コンピュータを、5年以内にはフォールトトレラントシステムを納入することを目指しています。
• Atom Computing：
  • 光学的に捕捉された原子アレイを使用して中性原子量子コンピュータを開発しています。
  • 100量子ビットシステム（Phoenix）を発表し、アルカリ土類原子の核スピン量子ビットを使用して40秒を超えるコヒーレンス時間を実証しました。
  • 長いコヒーレンス時間と量子ビット数のスケーリングの達成に焦点を当てています。
  • 最近、1,225箇所のサイトを持つ原子アレイを発表しました。そのうち1,180箇所が量子ビットで埋められており、これはロードマップにおける重要なステップです。
• ColdQuanta（現在のInfleqtion）：
  • 量子コンピューティング、センサー、信号処理を含む、冷原子および極低温原子に基づく様々な量子技術を開発しています。
  • クラウド経由でアクセスできる中性原子量子コンピュータ（Hilbert）を提供しています。
  • ゲートベースの量子コンピューティングと中性原子を用いた量子シミュレーションに焦点を当てています。
  • 幅広い量子デバイスとアプリケーションを開発しています。

発表の可能性のあるタイムライン

• 1-3年：
  • 数百から数千の物理量子ビットを持つシステム。
  • ゲート忠実度、特に二量子ビットリュードベリゲートの継続的な向上。
  • 特定のシミュレーションおよび最適化問題における量子優位性の実証。
  • 大規模アレイのためのより洗練された制御および読み出し技術の開発。
• 3-5年：
  • 数千の量子ビットへの拡張。
  • 量子誤り訂正符号の実装における大きな進歩。
  • より高い量子ビット密度と接続性を実現するための3D原子アレイの探求。
• 5-10年：
  • 中性原子に基づく初期のフォールトトレラントシステムの可能性。
  • コヒーレンス、ゲート速度、およびシステム全体の信頼性のさらなる向上。
  • 科学研究および専門的な産業応用へのより広範な応用。

将来展望

• 中性原子量子ビットは、同一の多数の量子ビットへのスケーラビリティと、強力で制御可能な相互作用の魅力的な組み合わせを提供する、急速に進歩しているプラットフォームとなっています。
• 量子ビット配置を動的に再構成できる能力も、大きな利点です。
• 主な課題には、ゲート忠実度の向上（特にリュードベリゲート）、原子アレイにおける空きサイトの管理、およびコヒーレンス時間の延長（特にリュードベリ状態の場合）が含まれます。
• 合併したPasqal/QuEra、Atom Computing、Infleqtionなどの企業は、この技術の限界を押し広げ続けています。
• Atom Computingによる核スピンを用いた非常に長いコヒーレンス時間の実証は、有望な進展です。
• リュードベリゲートの忠実度が継続的に向上し、誤り訂正が効果的に実装されれば、中性原子は、特に量子シミュレーションや最適化タスクに適した、大規模でフォールトトレラントな量子コンピュータを構築するための主要な候補となる可能性があります。

シリコンスピン量子ビット（量子ドット）

物理コンポーネント：

• シリコンスピン量子ビットは、量子ドットと呼ばれる半導体ナノ構造内の単一電子または電子正孔のスピン（本質的な量子力学的特性）を利用します。
• これらの量子ドットは通常、従来のCMOSトランジスタの製造と同様の技術を用いて、シリコンまたはシリコンゲルマニウム（Si/SiGe）ヘテロ構造内に製造されます。
• 半導体上部の金属ゲートは、電子を閉じ込め、そのエネルギーレベルと相互作用を制御するために使用されます。

動作原理

• 電子または正孔の2つのスピン状態（スピンアップとスピンダウン）が、量子ビット状態0と1を表します。
• 単一量子ビットゲートは、スピンの周波数と共鳴するマイクロ波パルスを印加することによって実現されます。このスピン周波数は、外部磁場または局所電場によって調整できます（スピン軌道結合またはg因子変調を利用）。
• 二量子ビットゲートは通常、隣接する量子ドット間の障壁を一時的に下げることによって実行され、それによって電子の波動関数が重なり、交換相互作用を介して相互作用します。
• 読み出しは通常、スピン-電荷変換を使用して行われます。これは、電子のスピン状態と、それがドットからトンネルアウトできるかどうかを関連付け、その後、近くの電荷センサーによって検出されます。

機会

• CMOS製造の活用：
  • 最大の利点は、成熟した非常に高度なシリコンCMOS製造インフラストラクチャを活用できる可能性であり、大規模なスケーラビリティと統合を可能にします。
• 小さな量子ビットサイズ：
  • 量子ドットは非常に小さいため、チップ上で高い量子ビット密度を実現できます。
• 良好なコヒーレンス（濃縮シリコン）：
  • シリコン中の電子スピンは、核スピンからの磁気ノイズを低減するために同位体精製されたシリコン（28Si）を使用する場合、長いコヒーレンス時間を持つことができます。

課題：

• 製造ばらつき：
  • 量子ドットの特性は、サイズ、形状、局所的な静電環境のわずかな変化に極めて敏感です。
  • この「無秩序性」により、同一で制御可能な量子ビットの大規模なアレイを生成することは非常に困難です。
• 接続性（クロストーク）：
  • 量子ビットは密接に配置できますが、遠距離にある量子ビット間で高忠実度で制御可能な相互作用を実現することは困難です。
  • 大規模アレイの場合、配線と制御信号密度も課題となります。
• 電荷ノイズ：
  • 周囲の半導体材料の変動は、量子ドットの静電ポテンシャルに影響を与え、デコヒーレンスを引き起こします。
  • 動作温度：シリコンスピン量子ビットは超電導量子ビットよりも高い温度で動作する可能性がありますが、最適な動作のためには通常、極低温（ケルビンまたはサブケルビン範囲）が必要です。
  • 複雑な制御電子機器：各量子ビットは精密な制御のために複数のゲート電圧を必要とし、複雑な制御インターフェースにつながります

量子ドット量子コンピューティングに関わる技術企業は次のとおりです。

• Intel：
  • 高度な半導体製造能力を活用してシリコンスピン量子ビットを開発しています。
  • 12量子ビットおよび多量子ビットチップ（例：Tunnel Falls）を製造しました。
  • 産業製造プロセスを活用して、量子ビットの均一性、歩留まり、全体的な性能を向上させることに注力しています。
  • より高い温度（約1ケルビン）でのスピン量子ビットの動作に関する研究を発表しました。
• CEA-Leti（CNRSと協力）：
  • 強力な半導体製造能力を持つフランスの研究機関で、シリコンスピン量子ビットを積極的に開発しています。
  • CMOS互換設計に焦点を当て、多量子ビットデバイスを実証しました。
• imec：
  • ナノエレクトロニクスおよびデジタル技術の主要な研究センターであり、学術および産業パートナーと協力してシリコンスピン量子ビットの開発を進めています。
  • 量子ビットの製造とスケーラビリティを実現するために、高度な半導体プロセスを活用することに焦点を当てています。
• Quantum Motion：
  • 英国に本拠を置く企業で、産業規模の製造に焦点を当ててシリコンスピン量子ビットの開発に取り組んでいます。
  • CMOS互換のアプローチを使用してフォールトトレラント量子コンピュータを構築することを目指しています。
• SEEQC（主に超電導を研究していますが、ハイブリッドアプローチも探求しています）：
  • SEEQCは、古典的な制御電子技術と超電導量子ビットの組み合わせに焦点を当てていますが、より広範なシリコンベースの量子コンピューティング分野は、それらの統合目標に関連しています。
• Archer Materials：
  • 室温シリコン量子ビット技術（12CQチップ）を開発しているオーストラリアの企業で、広範なシリコンベースのカテゴリ内のユニークなアプローチです。
  • 彼らの方法論は室温での動作を目指しており、成功すれば大きな差別化要因となるでしょう。

発表の可能性のあるタイムライン

• 1-3年：
  • 高度な製造技術による量子ビットの均一性と歩留まりの継続的な改善。
  • 小規模アレイ（数十の量子ビット）における、より高忠実度の単一量子ビットおよび二量子ビットゲートの実証。
  • 制御電子機器と量子ビットのより密接な統合における進歩。
• 3-5年：
  • 数百のスピン量子ビットを持つチップの開発。
  • 基本的な誤り訂正プロトコルの実証。
  • 材料工学（例えば、濃縮シリコンの広範な使用）によるコヒーレンス時間のさらなる改善。
• 5-10年：
  • CMOSスケーリングを活用して、数千から数万のスピン量子ビットを持つシステムに拡張できる可能性。
  • 製造ばらつきの克服と、より高い動作温度の実現における大きな進歩。
  • 成功すれば、このアプローチは統合された量子プロセッサと共同パッケージされた古典的な制御を可能にし、大規模なフォールトトレラントシステムへの道を開く可能性があります。

将来展望

• シリコンスピン量子ビットは、既存のCMOS製造との互換性により、長期的に極めて高い魅力を持っています。
• これにより、フォールトトレラント量子コンピューティングに必要な数百万の量子ビットへのスケーリングにおいて、比類のない可能性が提供されます。
• しかし、製造ばらつき（「無秩序性」）の課題は、克服すべき主要な障害です。
• 材料品質の向上（例：シリコンの同位体精製）や、より洗練された製造・制御技術の開発において、大きな進歩がなされています。
• Intelのような企業は多額の投資を行っており、その製造ノウハウは重要な資産です。
• 均一性と歩留まりの問題が解決され、大規模なアレイで高忠実度ゲートが信頼性高く実証されれば、シリコンスピン量子ビットは、その本質的なスケーラビリティにより、支配的なアーキテクチャとなる可能性があります。
• 今後10年間は、この約束が実現できるかどうかを決定する上で極めて重要です。

ダイヤモンド窒素空孔（NV）中心コンピューティング

物理コンポーネント

• ダイヤモンドNV中心量子ビットは、ダイヤモンド結晶格子内の点欠陥を利用します。そこでは窒素原子が炭素原子に置き換わり、隣接する格子位置が空いています。
• NV中心は電子スピンを持ち、量子ビットとして機能できます。補助的な核スピン（例えば、窒素原子自体や近くの炭素-13原子のスピン）も、追加のより安定した量子ビットまたは量子メモリとして使用できます。
• 緑色レーザーは、スピン依存蛍光を介して電子スピン状態を初期化および読み出すために使用されます。
• マイクロ波場は電子スピンの制御に、高周波場は核スピンの制御に使用されます。

動作原理

• NV中心電子のスピン状態（通常は三重項基底状態内のms=0およびms=-1状態）が量子ビットを表します。
• マイクロ波パルスは電子スピンの単一量子ビット回転に使用されます。
• 二量子ビットゲートは、NV電子スピンと近くの核スピンの間、または2つの独立したNV中心間で、通常は光学的または磁気的な相互作用を介して実現できます。
• 読み出しは、緑色レーザー照射時のNV中心の蛍光強度を観察することによって行われます。ms=0状態のNV中心は、ms=-1状態のNV中心よりも明るく蛍光を発します。

機会：

• 室温動作：
  • 大きな利点の1つは、NV中心が室温で量子ビットとして動作できることで、電子スピンのコヒーレンス時間が良好（マイクロ秒）、核スピンのコヒーレンス時間が極めて長い（数秒から数分）ことです。
• 高感度ナノセンサー：
  • NV中心は磁場、電場、温度、歪みに極めて敏感であり、ナノスケールのセンシング用途に最適であり、量子ビットの制御や読み出しにも利用できます。
• 固体プラットフォーム：
  • 固体システムであるため、集積化とデバイス製造の可能性を提供します。
  • 核スピン量子ビットへのアクセス：近くの核スピンは、電子スピン量子ビットに結合できる堅牢で長寿命の量子メモリを提供します。

課題：

• 複数のNV中心のスケーラビリティとエンタングルメント：
  • 個々のNV中心は非常に堅牢ですが、大規模な量子コンピュータを構築するために、空間的に離れた複数のNV中心を効果的にエンタングルさせることは大きな課題です。
  • これは多くの場合、光学的エンタングルメントスキームに依存しますが、効率が低い可能性があります。
• 製造と配置の制御：
  • ダイヤモンド中に正確な位置と一貫した特性を持つ高品質のNV中心を作成することは非常に困難です。
• スペクトル不均一性：
  • NV中心の局所的な環境の変化は、光学およびスピン遷移周波数の違いを引き起こす可能性があり、同じ制御場ですべてをアドレス指定することは困難です。
  • 低い光子収集効率：読み出し中に放出される光子の収集効率が低い場合があり、読み出しの忠実度と速度に影響を与えます。
  • （遠く離れたNV中心間の）限られた二量子ビットゲート忠実度：異なるNV中心間、特に遠距離での高忠実度エンタングルメントを実現することは、依然として大きな障害です。

ダイヤモンド窒素空孔量子コンピューティングに関わる技術企業は次のとおりです。

• Quantum Diamond Technologies Inc. (QDTI)：
  • 主にNVダイヤモンドのセンシングアプリケーション（例：医療画像、材料分析）に焦点を当てていますが、その基礎となる物理学と材料科学は量子コンピューティングに関連しています。
• Element Six（デビアスグループ）：
  • NV中心アプリケーション向けに特別に設計された材料を含む、高品質合成ダイヤモンド材料の主要サプライヤーです。
  • ダイヤモンドの成長と欠陥エンジニアリングにおける彼らの進歩は、この分野にとって非常に重要です。
• 様々な学術研究グループと小規模なスタートアップ企業：
  • NV中心量子コンピューティングの最先端の研究のほとんどは、いまだ大学や小規模な専門企業で行われています。
  • これらのグループは、高忠実度エンタングルメントや小規模な多量子ビットレジスタなどの基本的な構成要素の実証に焦点を当てています。
  • 例えば、ハーバード大学、マサチューセッツ工科大学、デルフト工科大学のチームは大きな貢献をしています。

発表の可能性のあるタイムライン

• 1-3年：
  • NV中心の品質と、遠隔のNV中心のエンタングルメント効率の向上に継続的に取り組みます。
  • 高忠実度制御と読み出しを備えた小規模な多量子ビットレジスタ（数個から数十個の量子ビット）の開発。
  • NVベースの量子センサーおよびリピーターの進歩。
• 3-5年：
  • 改良された光子インターフェースまたはハイブリッドシステムを介して、より堅牢でスケーラブルなNV中心のエンタングルメント方法の実証。
  • NV中心に基づく小規模な専用量子プロセッサまたはシミュレーターの開発。
• 5-10年：
  • NV中心は、その光学インターフェースと室温動作により、分散型量子コンピューティングと量子ネットワークにおいて優れた可能性を示します。
  • NV中心がメモリまたはセンシングコンポーネントとして機能するハイブリッド量子システムの開発。
  • 他のアーキテクチャと比較して、純粋にNV中心に基づく大規模汎用量子コンピューティングは大きなスケーリング課題に直面していますが、より大規模な量子システム内でのニッチなアプリケーションや役割は可能です。

将来展望

• ダイヤモンドNV中心は、特に室温動作と関連する核スピンの優れたコヒーレンスというユニークな利点を持ち、量子センシングと量子ネットワークにおいて非常に有望です。
• 遠距離にあるNV中心間のエンタングルメントをスケールアップすることの難しさにより、大規模な汎用量子コンピューティングを実現する道はより困難です。
• しかし、光子相互接続の使用や、NV中心を他の量子システムと結合させるなど、これらの障害を克服するための研究が進行中です。
• この分野の企業は、通常、量子コンピューティングとセンシングのより直接的なアプリケーションに焦点を当てています。
• Element Sixは材料サプライヤーとして重要な役割を果たしています。
• コンピューティングにおけるNV中心の未来は、大規模な量子プロセッサの唯一の基盤としてではなく、量子インターネットのノードや高コヒーレントなメモリ要素など、特殊な役割を果たすことにあるかもしれません。
• センシング能力はすでに非常に強力であり、さらに進歩しています。

トポロジカル量子ビット

物理コンポーネント

• トポロジカル量子コンピューティングは、より理論的で新たなアプローチです。
• トポロジカル量子ビットの物理的な実現は、依然として活発な研究分野です。
• 有力な候補としては、マヨラナゼロモード（MZM）の作成と操作が含まれます。これらは自身の反粒子である準粒子であり、特定の1次元トポロジカル超電導ワイヤーの末端や2次元トポロジカル絶縁体/超電導体ヘテロ構造に存在すると予測されています。
• 探求されている物理システムには、強磁場下で超電導体（例：アルミニウム）で覆われた半導体ナノワイヤー（例：インジウムヒ素またはインジウムアンチモン）、および分数量子ホールシステムが含まれます。

動作原理

• トポロジカル量子ビットは、個々の粒子の状態ではなく、システムの集合的な特性を使用して量子情報を非局所的に符号化します。
• 例えば、十分に離れたMZMのペアが1つの量子ビットを定義できます。
• 量子ビットの状態（0または1）は、2つのMZMの結合フェルミオンパリティ（偶数または奇数個の電子によって占められているかどうか）によって決定されます。
• 量子ゲートは、これらのマヨラナ準粒子の世界線を時空で物理的に編み込むことによって実現されます。
• この編み込み操作は、情報が非局所的に保存されているため、本質的に局所的なノイズに対して堅牢です。
• 読み出しは、例えば干渉測定実験を介して、結合フェルミオンパリティを測定することを含みます。

機会：

• 固有のフォールトトレランス：
  • トポロジカル量子コンピューティングの主な動機は、局所的なノイズとデコヒーレンスに対する固有の堅牢性であると予測されていることです。
  • 量子情報は非局所的に符号化されているため、局所的な摂動が量子ビットの状態を容易に破壊することはありません。
  • これにより、量子誤り訂正に必要なオーバーヘッドを大幅に削減できます。
• 簡素化された量子誤り訂正：
  • 物理量子ビットがすでに高度に保護されている場合、量子誤り訂正符号の要件ははるかに低くなる可能性があります。

課題：

• マヨラナゼロモードの決定的な実験的証拠：
  • 多くの有望な実験が行われているにもかかわらず、量子ビット操作に適したMZMの存在と制御可能な操作に関する普遍的に受け入れられる明確な証明を得ることは極めて困難であり、進行中の科学的議論と撤回の対象となっています。
• 製造の複雑性：
  • トポロジカル量子ビットをホストすると予想されるエキゾチックな材料システムとナノ構造の作成は非常に複雑であり、材料科学とナノ製造の最先端にあります。
  • 準粒子の制御と編み込み：量子ゲートを実行するためにこれらの準粒子を正確に制御し、編み込む技術を開発することは、手ごわい実験的課題です。
  • 読み出し：トポロジカル量子ビットの状態を初期化し、読み出す信頼性の高い方法の開発。

トポロジカル量子コンピューティングに関わる技術企業は次のとおりです。

• マイクロソフト（Azure Quantum/Station Q）：
  • 長年にわたりトポロジカル量子ビットアプローチの主要な推進者であり投資家であり、専門の研究室（Station Q）を設立しました。
  • マヨラナゼロモードをホストすると予想される材料システム（例：超電導体を持つ半導体ナノワイヤー）に関する広範な研究に資金を提供してきました。
  • 彼らの研究は数多くの科学論文につながりましたが、MZMを観測したと主張するいくつかの主要な結果は精査と撤回に直面し、このアプローチの計り知れない困難さを浮き彫りにしました。
  • マイクロソフトはこの道を追求し続け、長期的なフォールトトレランスの可能性を強調しています。
  • 最近の研究は、新しい材料プラットフォームとマヨラナモードの代替署名に焦点を当てています。
• ベル研究所（ノキアベル研究所）：
  • 凝縮系物理学の分野で長年の先駆的な研究の歴史があり、トポロジカル量子コンピューティングの様々な側面も探求しています。
• 様々な学術研究グループ：
  • 世界中の大学がトポロジカル量子ビットに関する重要な研究を行っており、基礎物理学、材料科学、および新しいデバイスコンセプトに焦点を当てています。
  • 主要な機関には、ニールス・ボーア研究所（コペンハーゲン大学）、QuTech（デルフト工科大学）、パデュー大学などがあります。

発表の可能性のあるタイムライン

• 1-3年：
  • マヨラナゼロモード（またはその他の適切なトポロジカル準粒子）とその非アーベル編み込み統計を明確に実証し、特徴付けるための継続的な集中的な研究。
  • 材料品質とデバイス製造の向上に焦点を当てる。
• 3-5年：
  • 決定的な証拠が得られた場合、次のステップは、トポロジカル量子ビットのペアで基本的な量子ビット操作（初期化、単純なゲートの編み込み、読み出し）を実証することです。
  • これは大きなブレークスルーとなるでしょう。
• 5-10年：
  • 小規模な多量子ビットシステムの開発と、予測されるフォールトトレランス能力の実証。
  • このタイムラインは非常に憶測的であり、主に短期的な根本的なブレークスルーに依存します。
  • 成功すれば、トポロジカル量子ビットが量子ビット数とシステム複雑性の点で他のアーキテクチャに追いつくまでにはまだ何年もかかるかもしれませんが、その固有のフォールトトレランスは大きな利点を提供する可能性があります。

将来展望

• トポロジカル量子コンピューティングは、依然としてハイリスク・ハイリターンの取り組みです。
• 組み込みのフォールトトレランスの可能性は非常に魅力的であり、他のアーキテクチャが直面する多くの複雑な誤り訂正の課題を回避できる可能性があります。
• しかし、基礎となる物理学はまだ確立されておらず、必要な要素の決定的な実験的証明は依然として困難です。
• マイクロソフトは主要な産業推進者であり、この長期的なビジョンに多大な投資を行っています。
• 科学界は引き続き活発に参加し、新しい材料や実験技術を探求しています。
• 基礎的な課題を克服できれば、トポロジカル量子コンピューティングはこの分野に革命をもたらす可能性があります。
• しかし、主要なアーキテクチャの中で、実用的な実現から最も遠いと広く考えられています。
• 今後10年間の成功は、基礎科学のブレークスルーにかかっています。
• たとえ完全にフォールトトレラントなトポロジカル量子ビットの開発に時間がかかっても、この研究は凝縮系物理学と材料科学の境界を押し広げており、他の発見につながる可能性があります。
• このアプローチの未来は非常に不確実ですが、変革の可能性を秘めています。

量子コンピューティングの分析と将来予測

量子コンピューティングの分野は、ダイナミックで急速に進化する領域であり、複数の有望なアーキテクチャがフォールトトレラント量子コンピューティングの夢を実現するために競い合っています。

比較的成熟した超電導およびイオントラップシステムから、より新しいトポロジカルおよびダイヤモンドNV中心プラットフォームまで、それぞれのアプローチには独自の利点と克服すべき困難な課題があります。

• GoogleやIBMのようなテック大手の支援を受けた超電導量子ビットは、スケーリングと特定のタスクにおける量子優位性の実証において目覚ましい進歩を遂げています。主な課題は、デコヒーレンスに対処し、堅牢な誤り訂正を実現することです。

• QuantinuumやIonQのような企業が提唱するイオントラップ技術は、優れた量子ビット品質とコヒーレンスを誇りますが、ゲート速度と大規模なシステムのスケーリングにおいて課題に直面しています。

• PsiQuantumやXanaduが追求する光子量子ビットは、室温動作（一部）と既存の製造プロセスを活用できる魅力がありますが、確率的ゲートと光子損失を克服しなければなりません。

• Pasqal/QuEraやAtom Computingのような企業の急速な進歩を遂げる中性原子は、多数の同一量子ビットへのスケーラビリティと強力な相互作用を提供しますが、ゲート忠実度の向上が必要です。

• Intelが主要なプレイヤーであるシリコンスピン量子ビットは、CMOS製造による大規模スケーラビリティの可能性を秘めていますが、製造ばらつきに苦労しています。

• ダイヤモンドNV中心は室温動作とセンシングに優れていますが、汎用コンピューティングのためのエンタングルメントのスケーリングにおいて大きな障害に直面しています。

• マイクロソフトの長期的なビジョンによって主に推進されているトポロジカル量子ビットは、固有のフォールトトレランスという究極の報酬を提供しますが、基礎科学的証明の初期段階にあります。

予測：未来は多角的な競争です

短期的には、単一のアーキテクチャがすべての側面やすべてのアプリケーションで勝利する可能性は低いと予想されます。フォールトトレラント量子コンピューティングへの競争は、いくつかの段階を含むマラソンのようなものです。

早期の商業的/科学的優位性を持つ可能性が最も高いもの：

• 超電導量子ビットとイオントラップは、現在、量子ビット数、ゲート忠実度、利用可能なプログラミングツールにおいて最も先進的です。
• 彼らは、特定の商業的に関連する問題に対して量子優位性を提供し、早期の小規模なフォールトトレラント論理量子ビットを実証する最初のグループとなる可能性が最も高いでしょう。
• 超電導システムの背後にある強力な産業的支援と工学的リソースは、迅速なスケーリングとシステム統合においてわずかな優位性をもたらします。
• 優れたコヒーレンスを持つイオントラップは、高精度制御が必要なアプリケーションで優れています。

大規模スケーラビリティの最高の可能性：

• シリコンスピン量子ビットと光子量子ビットは、既存の高度に成熟した半導体製造プロセスを活用できる可能性を秘めているため、重要な長期的な展望を持っています。
• スピン量子ビットの製造ばらつきの問題が克服できるか、または光子アプローチが決定論的動作を習得し、大規模での損失を最小限に抑えることができれば、これらのアーキテクチャは最終的に、複雑でフォールトトレラントな量子コンピュータに必要な数百万の量子ビットを生み出すことができます。
• PsiQuantumがGlobalFoundriesと協力して進めている光子学における野心的な計画は、このスケーリング戦略の典型的な例です。

変革の可能性を秘めたダークホース：

• トポロジカル量子ビットは、実用化にはまだ遠いものの、基礎科学的な障害がクリアされれば、ゲームチェンジャーとなる可能性があります。
• それらの固有のフォールトトレランスは、大規模量子コンピューティングへの道を大いに簡素化するでしょう。
• しかし、これは非常にハイリスクで長期的な展望にとどまります。

ハイブリッド化が未来かもしれない

量子コンピューティングの未来は、異なるアーキテクチャの強みを組み合わせたハイブリッドシステムを含む可能性もあります。

例えば、NV中心やイオントラップに関連する核スピンのような、コヒーレンスの高いメモリ量子ビットを、超電導やシリコンスピン量子ビットのような高速な処理量子ビットと組み合わせたり、異なる量子ビットタイプのモジュールを光子相互接続で結合したりすることが考えられます。

結論

今後5年から10年の間に、超電導量子ビットとイオントラップは、ますます強力な量子プロセッサを提供し、フォールトトレランスの初期段階を実証する可能性が最も高いでしょう。

これらは最も成熟したエコシステムと、企業および学術機関からの多大な投資を受けています。

しかし、それぞれの主要な課題を克服できれば、シリコンスピン量子ビットと光子学のスケーラビリティの利点により、これらは長期的な強力な候補となるでしょう。

中性原子も急速に進歩しており、量子ビット数と相互作用制御の間の顕著なバランスを提供できます。

最終的に、「勝利する」アーキテクチャは特定のアプリケーションに依存する可能性があり、異なる種類の量子コンピュータが共存し、それぞれが異なる問題のクラスに最適化されるかもしれません。

旅は目的地と同じくらい重要であり、量子コンピューティングの追求は、物理学、材料科学、工学における深い進歩を推進しています。

次の10年間は、この量子革命におけるエキサイティングな革新と発見の新たな時代となることは間違いありません。

編集：アクションの大雄

参照：

https://hackernoon.com/the-7-competitors-vying-for-the-ultimate-quantum-computing-architecture

関連記事：

OracleがJava 24をリリース、AIサポートとポスト量子暗号を強化

IBMがヨーロッパ初の量子データセンターを開設

アリス・レコック：フランスのスーパーコンピュータの新しい顔！