量子コンピューティングの重要な進展として、 Google は105量子ビットを搭載し、前例のないエラー訂正能力を実現した最新の量子プロセッサー「 Willow 」を発表しました。この開発は、実用的な量子コンピューティングに向けた重要な一歩であり、この技術の短期的な可能性に対する最近の懐疑的な見方に挑戦するものとなっています。
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| 量子コンピューティング技術における重要な飛躍を象徴する Willow 量子プロセッサー |
革新的なエラー訂正の達成
Willow チップは、量子ビット数の増加に伴いエラー率が指数関数的に減少することを実証した初めての量子プロセッサーとなりました。この画期的な成果は、量子ビットの追加が通常より高いエラー率につながるという従来の量子コンピューティングの課題に反するものです。このチップは量子エラー訂正の重要な閾値を下回って動作し、物理量子ビットを規模に応じて追加するとエラー率が半分に減少します。
量子コンピューティングの性能飛躍
注目すべき実証実験として、 Willow チップはランダム回路サンプリング（RCS）ベンチマークを5分未満で完了しました。これは、現在の最も強力な古典的スーパーコンピューターでは約10セプティリオン年かかる計算です。この成果は、2019年の Google の54量子ビット Sycamore チップの性能を大幅に上回るものです。
| 機能 | 仕様 |
|---|---|
| 総量子ビット数 | 105 |
| 量子状態維持時間 | 100マイクロ秒 |
| 以前の状態維持時間 | 20マイクロ秒 |
| RCS ベンチマーク時間 | 5分未満 |
| 従来型コンピュータでの計算時間 | 10^25年 |
技術的進歩
Willow は前世代モデルから複数の重要な改良を組み込んでいます。このチップは、より高速なゲートと演算を可能にする調整可能な量子ビットとカプラーを特徴とし、より低いエラー率を実現しています。おそらく最も重要な点は、量子状態の維持時間を20マイクロ秒から100マイクロ秒に延長したことで、これにより、より複雑な計算問題に取り組むことが可能になりました。
| マイルストーン比較 | Sycamore （2019年） | Willow （2024年） |
|---|---|---|
| 量子ビット数 | 54 | 105 |
| 計算状態 | 基準 | 2^52倍増加（4.5クアドリリオン） |
| RCSベンチマーク時間 | 200秒 | 5分未満 |
商用アプリケーションへの道
Google は、今後5年以内に有用な商用量子アプリケーションが登場する可能性があると予測しています。完全な障害耐性の達成には、約1,500の物理量子ビットを必要とする距離27の論理量子ビットの実装など、重要な課題を克服する必要がありますが、 Willow チップは、1,000の論理量子ビットを持つ大規模なエラー訂正量子コンピューターの開発に向けた Google の10年ロードマップの第3のマイルストーンを示しています。
業界への影響と将来の展望
この開発は、量子コンピューティングの実用的なタイムラインに関する業界リーダーからの最近の懐疑的な見方を受けて、重要な時期に実現されました。 Willow チップの成功は、気候変動モデリング、創薬、材料科学、金融モデリングなどの分野での実用的な量子コンピューティングアプリケーションに向けた具体的な進展を示しており、これらの分野での開発を加速させる可能性があります。