これは10年に一度の進歩かもしれない?科学者たちが史上初の量子回路を作り上げた

量子コンピュータは、データの暗号化を扱うある種の計算問題の解決や、大量のデータに対するテストやシミュレーションに特に優れており、しばらく前から技術の一端を担ってきました。

量子コンピュータの特長は、従来のCPUのように0と1のスタンスを持ちながら、その重ね合わせを変えることができ、合計4つの結果を得ることができることです。

ミシェル・シモンズ率いるオーストラリアの科学者チームは、さらに一歩進んで、従来のプロセッサのように動作し、すべてのコンポーネントを備えているが、量子スケールで動作する史上初の量子プロセッサを構築することに成功した。

同チームは、どのようにしてこれを実現したのだろうか?まず、2012年に最初の量子トランジスタを作製するところから始まります。次に、高真空領域で走査型トンネル顕微鏡を使い、電子を輸送できる人工物である量子ドットを並べました。これはサブナノメートルの精度で行われ、基本的にはドットを精密に組み合わせて小さな回路を作る必要があります。

そのためには、ドット間の距離やドットの原子構造を測定しなければなりません。そして、その回路をシリコンチップの中に入れるのです。量子ドットは一定の大きさでなければなりませんが、そうでないと問題が生じます。例えば、ドットが大きすぎると、ドット間の相互作用が大きくなりすぎて、制御ができなくなります。一方、ドットが小さいと、必要な数の電子を正確に送受信できないため、ランダム性が損なわれてしまいます。

炭素の二重結合は、ドットの間隔を狭くすることでシミュレーションした。最終的には、リン原子を使った量子ドットを10個搭載したチップを完成させた。モデルとして選んだのは、よく知られているポリアセチレンで、量子チップが電子の通過を正確に再現できることを確認するためです。

例えば、ペニシリンのようなもっと複雑な分子を再現しようとすると、通常のコンピューターでは1086個のトランジスタが必要になり、観測可能な世界の原子の数よりも多くなってしまうため、これは画期的なことです。量子コンピュータは、わずか286個の量子ビットで分子を複製することができるのだ。

量子トランジスタから回路への進歩は9年で、史上初のトランジスタは1947年に誕生し、従来の回路はその11年後に誕生している。

この新技術は、新しい材料や化合物を作る際の時間枠を一気に早め、今ある何よりも速くシミュレーションを行い、何がうまくいき、何がうまくいかないかを確認することができるのです。

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Simeon Nikolov
Admin
1 年 前

I hope that we’ll see more advances in this field soon 🙂