Reference News Networkは12月17日、フィナンシャル・タイムズ紙が11月19日付で「量子コンピューティングには独自の産業革命が必要」と題する記事を掲載したと報じました。この記事の著者は、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の物理学教授であり、Quantum Labの共同設立者、そして2025年のノーベル物理学賞受賞者であるジョン・マルティニス氏です。記事の翻訳は以下の通りです。
量子コンピューティング分野は今年、目覚ましい成功を収め、その科学的原理の確固たる根拠を証明しました。最近の進歩としては、Googleによる「量子観測可能量」の限界、つまり量子システムが従来のコンピュータの能力を超えることができる臨界値の実験的解明が挙げられます。
しかしながら、理論の発展は実用化をはるかに上回っています。一方で、ホワイトボードには新しいプロトコルやアルゴリズムが溢れかえっています。他方では、量子マシンの開発自体がボトルネックに直面しています。
私は、1980年代の初期実験から今日の世界的な量子競争に至るまで、これまでのキャリアを通じて目撃してきた技術開発を常に振り返っています。過去40年間のチップ製造と設計の進歩は、可能性を根本的に再定義しました。
汎用量子コンピュータ（従来のコンピュータと同様に動作しながらも、量子力学に基づく指数関数的な処理能力を持ち、膨大な数の可能性を同時に探索できるコンピュータ）を構築するには、100万以上の物理量子ビットが必要だという結論に至りました。これを実現するには、同等の規模の技術的飛躍が不可欠です。
データはこれらの懸念を裏付けています。2019年から2025年にかけて、Googleの量子チップはわずか6年間で53量子ビットから105量子ビットへと倍増しただけです。このままでは、100万量子ビットの大台を突破する前に、私はとっくにこの世を去っているでしょう。
現代の量子システムの内部構造を観察したことがある人なら誰でも、このことを理解できるでしょう。デバイスの図や写真を見てください。何が見えますか？クライオスタットの底に隠された小さなチップを冷却・制御するために設計された、相互接続された回路と個別部品のジャングル。回路の複雑さが量子デバイス自体の複雑さをはるかに超える段階に突入しています。
私のビジョンは、この複雑に絡み合った制御システム全体を、単一の統合チップに置き換えることです。これは、1960年代の部屋ほどの大きさのメインフレームコンピュータから、1970年代以降のマイクロチップへの移行と捉えることができます。この移行は、抽象数学レベルのイノベーションではなく、産業工学の驚異でした。
超伝導量子ビットに必要な極低温で動作可能な極低温集積回路を開発する必要があります。この方法を用いれば、数百ではなく2万個の高忠実度量子ビットを単一のクリーンなウェハ上に配置でき、それらを相互接続することで、システムあたり数百万量子ビットという目標を達成できます。
量子コンピューティングには、最先端のチップ製造技術が必要です。これは、現代のスマートフォンに数十億個のトランジスタを集積するのに使用されているのと同じ技術です。これは、量子コンピューティングチップの開発に使用されている60年前の剥離プロセスなど、時代遅れで非効率的な方法を段階的に廃止することを意味します。このプロセスは、十分にクリーンでもなく、拡張性もありません。
このインフラを国内で構築することは、単に技術仕様を策定することよりも重要です。ブルーカラーの家庭で育った私は、製造業が米国における良質で持続可能な雇用の基盤であることを理解しています。従来の半導体産業は、製造能力の大部分を海外に移転する一方で、技術リーダーシップも海外に移しました。
私の研究成果が、単に数人の億万長者を生み出すだけのものであってほしくありません。量子技術がもたらす変革的な恩恵を、社会と共有すべきです。次の技術革命は、その創始者と結び付けられなければなりません。
超伝導量子ビット分野全体をこの道筋に導くことの難しさは、予想外のことです。現代社会は最新の成果と大規模なマーケティングに注力しすぎて、必要不可欠で、困難で、比較的退屈な、綿密な産業工学研究への注目と資金が不足しているのではないかと懸念しています。しかし、スケーラブルな量子コンピュータへの道は、インパクトの高い論文だけでなく、ハイテクな製造装置によって舗装される必要があります。
超伝導量子ビット分野は、次世代アルゴリズムの実証を追いかけるのではなく、未来の膨大な製造・工学上の課題の解決へと焦点を移すべき時が来ています。
基礎科学の発見の時代は、産業製造の時代へと移行する必要があります。私たちは既に膨大な物理学の知識を有しています。今必要なのは、エンジニアと技術者です。必要な製造技術の開発を加速させ、迅速に実現させましょう。さもなければ、量子コンピューティングの可能性は永遠にケーブルのジャングルに閉じ込められてしまうかもしれません。（胡光和訳）
出典: 元記事を読む
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