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振動で記憶する量子メモリ、ETHチューリッヒが開発

ETHチューリッヒの研究チームが、チップ上の微小な機械振動に量子情報を保存。保存だけでなく量子演算の実行にも成功した。

A microchip with tiny mechanical resonators used as quantum memory, shown in a physics laboratory.
画像: اليوم السابع

電気や電磁気ではなく、振動で情報を覚える量子メモリが登場した。スイス連邦工科大学チューリッヒ校(ETH Zurich)の研究チームが、チップ内の微小な機械振動に量子情報を保存する試作システムを開発した。

研究を率いたのはYiwen Chu氏らで、成果は科学誌Scienceに掲載された。システムは量子コンピューターの演算部とメモリを比較的はっきり分けている。情報を保持するのは「機械共振器」と呼ばれる極小の部品で、特定のパターンで振動し、その振動に量子情報を載せる。演算は超伝導量子ビットを使った処理ユニットが担当する。

振動メモリはどう動くのか

プロセッサーが情報を必要とするときは、共振器とやり取りして読み出したり書き換えたりし、再びメモリに戻す。通常のコンピューターでプロセッサーとキャッシュが分かれている構造に機能は似ているが、原理は量子物理に基づく。

研究チームは量子フーリエ変換と周期発見アルゴリズムで検証した。どちらも量子アルゴリズムの開発に使われる演算だ。実験では、機械式メモリを使ってこれらを実行できることが示された。単なる保存装置ではないということだ。

実用の量子コンピューターは近いのか

まだ先の話だ。今回は限られた実験室レベルのモデルで、商用の量子コンピューターには至っていない。部品数を増やしても設計が機能するか、演算の精度を保てるか、ノイズや外乱から量子状態を守れるかは今後の課題だ。これらは量子技術の拡大を妨げてきた問題でもある。この方式が育てば、より小型で、計算中も情報を長く保てる量子コンピューターにつながる可能性がある。

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