マイクロソフトは10年以内に量子スーパーコンピュータを構築する予定

マイクロソフトは本日、同社の研究者が長年開発に取り組んできたトポロジカル量子ビットを用いた独自の量子スーパーコンピュータ構築に向けたロードマップを発表しました。まだ多くの中間マイルストーン達成が残っていますが、マイクロソフトの先端量子開発担当バイスプレジデントであるクリスタ・スヴォレ氏は、これらの量子ビットを用いて毎秒100万回の量子演算を安定的に実行できる量子スーパーコンピュータを開発するには10年もかからないと考えていると述べました。これは、業界全体が現在のノイズの多い中規模量子（NISQ）コンピューティングの時代から脱却することを目指す中で、マイクロソフトが導入した新たな指標です。

「私たちは、ロードマップと量子スーパーコンピュータの実現までの時間を、数十年単位ではなく数年単位で考えています」とスヴォレ氏は語った。

昨年、マイクロソフトは、自社チームがマヨラナ量子ビットを生成できる能力を初めて発表し、画期的な進歩を発表しました。マヨラナ量子ビットは（特に従来の技術と比較して）非常に安定しているという利点がありますが、生成が非常に困難です。マイクロソフトは早くからこの技術に賭けており、このマイルストーンを初めて発表してから1年後、チームは量子スーパーコンピュータ実現に向けた最初のマイルストーンを確かに達成したことを証明する新たな査読付き論文（アメリカ物理学会のPhysical Review B誌に掲載）を発表しました。この成果に至るまで、マイクロソフトは1年前にこの研究を発表した時よりも多くのデバイスとはるかに多くのデータから得られた結果を示しました。

「現在、私たちはまさに基礎的な実装レベルにいるのです」とスヴォレ氏は述べた。現在、ノイズの多い中規模の量子マシンを保有している。これらは物理量子ビットを基盤として構築されており、実用的かつ有益な機能を実現するには信頼性がまだ十分ではない。科学分野であれ、商業産業であれ。業界として私たちが到達すべき次のレベルは、レジリエントなレベルだ。物理量子ビットだけで動作させるだけでなく、それらの物理量子ビットを誤り訂正符号に組み込み、論理量子ビットとして機能するユニットとして利用する必要がある。スヴォレ氏は、このレベルに到達するには、1秒間に100万回の信頼性の高い量子演算を実行でき、1兆回に1回の演算失敗率を実現できる量子コンピュータが必要だと主張する。

次のステップは、ハードウェアで保護された量子ビットの構築です。スヴォレ氏によると、チームはその開発において大きな進歩を遂げているとのことです。これらの量子ビットは小型（1辺が10ミクロン未満）で、1量子ビットの操作を1マイクロ秒未満で実行できるほど高速です。その後、チームはこれらの量子ビットを絡み合わせ、「ブレイディング」と呼ばれるプロセスで操作する計画です。ブレイディングという概念は、少なくとも2000年代初頭から（主に理論として）議論されてきました。

そこから、より小さなマルチ量子ビットシステムを構築し、完全な量子システムを実証することになります。

これは明らかに野心的なロードマップであり、Microsoftが最初のマイルストーンを達成するまでにどれほどの時間がかかったかを考えると、チームが今後どれほどうまく実行できるかは、今後の展開を見守るしかありません。IBM、IonQ、その他の企業も同様の結果を目指していますが、量子ビットの構築にはより確立された手法を用いています。私たちは現在、NISQ時代を超えるための熾烈な競争を繰り広げていると言えるでしょう。