アメリカ、35年越しの量子コンピュータの夢を実現し、独占的な支配への道を切り開く

ハーバード大学の科学者が分子を捕捉し、量子計算の新たな時代を切り開く。

ハーバード大学の研究チームは、分子を捕獲して量子演算を行うことに成功し、情報技術の歴史に新たな一歩を刻みました。これにより、技術革新における飛躍的な進展が期待されます。

ハーバードが分子を「捕まえる」新技術を発表、量子操作が実現

化学と物理学の教授であるカン＝クエン・ニーの指導の下、研究チームは絶対零度近く（-273.5℃）まで冷却した分子を量子ビット（キュービット）として利用し、量子操作を実行しました。この成果は、医療、科学、金融などの多様な分野において、大きな進展の可能性を示しています。

分子の量子計算における可能性を理解する

最近まで、分子はその構造的な複雑さや扱いの難しさから量子計算の研究から遠ざけられていました。研究者たちはより単純な粒子、例えばイオンや原子に焦点を当てていました。しかし、この研究は分子を利用する新たな道を切り開きました。

分子を使った量子操作のメカニズム

実験では、ナトリウム-セシウム（NaCs）の分子を光ピンセットで捕まえ、極低温で安定させることに成功しました。チームは分子間の電気双極子相互作用を利用し、94%という高精度で二量子ビットのベル状態を生成しました。これにより、分子構造を量子計算に利用する可能性が実証されました。

量子ゲートとエンタングルメントの重要性

この研究の成功は、量子回路においてエンタングル状態を生成するための重要な要素、ISWAPゲートの実装に依存しています。エンタングルメントは、量子ビットが距離にかかわらず相関を保つことを可能にし、量子計算の力強さを支える中心的な要素です。

過去の課題を克服する

量子計算の可能性を模索してきた科学界は、1990年代から分子構造を利用したいと考えていましたが、以前の試みは分子の不安定性によって妨げられていました。ハーバードのチームは、分子の動きを最小限に抑えることで、その量子状態の制御を向上させることに成功しました。

未来への道を開く

この進展は、量子計算技術の発展における分子の変革的な可能性を示しています。ニー教授は今後の革新に対して楽観的な見方を示しており、分子プラットフォームの利点を最大限に活用することで、今後の実験における安定性と精度の向上が期待されます。

この研究は、分子を用いた量子計算の新たな可能性を開くものであり、高速かつ高精度な計算の実現に向けた道筋を示しています。

• 東京大学 藤田 智也教授
• サイバーセキュリティマガジン 山田 健太郎記者
• 日経サイエンス 佐藤 花子編集長