TLDR : IBMはQuantum Starlingを発表し、エラー耐性のある大規模量子コンピュータを開発します。このシステムは、量子アーキテクチャのスケーリングを現実的にするためにqLDPCエラー訂正コードを使用します。
IBMは昨日、Quantum Starlingに向けたロードマップを発表しました。これはエラー耐性を備えた大規模量子コンピュータです。このシステムは、現在の量子マシンの20,000倍の操作を実行できるとされ、ニューヨーク州ポキプシーに新設された量子データセンターで構築されます。
2029年に予定されているQuantum Starlingは、200の論理キュービットを統合し、1億の量子操作を実行することが期待されています。これは、2,000の論理キュービットを用いて10億の操作を目指す将来のシステム「Blue Jay」の基盤となります。
論理キュービットは、複数の物理キュービットから構築される計算単位です。これらのキュービットは協力して量子情報を保存し、計算を妨げる可能性のあるエラーを積極的に修正します。このメカニズムは、利用可能な論理キュービットの数が少なく、エラー率が高いために複雑な回路の信頼性ある実行が難しい現在の量子コンピュータにとって重要です。
この課題を克服するために、IBMはNatureで最近紹介された「量子低密度パリティチェック」(qLDPC)エラー訂正コードを活用しています。これらのコードは、従来のアプローチと比較してエラー訂正に必要な物理キュービットの数を最大90%削減し、量子アーキテクチャのより現実的なスケーリングへの道を開きます。
量子優位への一歩
IBMのQuantum EagleおよびQuantum Heronプロセッサは、量子システムが古典的なコンピュータよりも効率的に特定の計算クラスを実行できることを示しました。
Quantum Starlingの開発は、それらの後継機を基に進められます。IBMは2025年に「Quantum Loon」プロセッサを展開する予定で、qLDPCアーキテクチャの重要要素、特に同一チップ上のキュービット間の長距離接続を保証する「Cタイプカップラー」を検証するために設計されています。
2026年には、「Quantum Kookaburra」プロセッサが初の完全モジュラーアーキテクチャを導入し、量子メモリと計算論理を組み合わせます。このモジュール性は2027年に「Quantum Cockatoo」で拡張され、2つのKookaburraモジュールを安定的に相互接続する「Lタイプカップラー」を使用します。これにより、エネルギー効率と統合が最適化された条件下で複雑な量子回路を実行できるマルチチップシステムへの移行が準備されます。
対象となる応用分野には、分子モデリング、新素材の発見、量子化学、そして大規模な最適化が含まれます。これらの分野では、計算能力の要求が現在のマシンの能力を超えており、計算の安定性には真にエラー耐性のある量子アーキテクチャが必要とされています。