オーストリア、通常の条件下で手頃な量子コンピュータの実現に向けた最終障壁を克服

量子ビットは室温で光を介して通信することが可能に。

オーストリア科学技術学院（ISTA）の物理学者たちは、超伝導量子ビットの光学的な完全読み出しを実現し、量子コンピュータの分野で重要な一歩を踏み出しました。この成果は、スケーラブルで堅牢な量子コンピュータの実現を可能にし、室温での動作とコスト削減を約束しています。

オーストリアが量子技術の新たな地平を切り開く

量子コンピュータは、従来のコンピュータに比べて指数関数的に高速な計算を可能にする次世代の計算技術とされています。この技術の中心には、同時に複数の状態を持つことができる量子ビットが存在し、これにより一度に多数の計算を行えるのです。

超伝導と温度の挑戦

量子状態を達成するためには、材料の超伝導特性を利用し、通常は絶対零度近くの温度が必要です。これにより、高価で複雑な冷却インフラが必要となるため、技術的な壁が存在しました。

量子計算のための光ファイバーの統合

量子コンピュータのスケーラブルな構築が進む中、研究グループはその運用に必要なネットワークの開発にも取り組んでいます。インターネットが広範な光ファイバーネットワークを必要とするのと同様に、量子コンピュータも量子ビットを輸送できるネットワークが求められています。

量子ビット間の通信の課題と光信号の利点

超伝導量子ビットは電気的性質を持ち、低い帯域幅を持つため、ノイズに容易に影響されます。一方、光信号は高帯域幅を享受し、最小限の損失で伝播するため、量子ビットの読み出しに理想的です。

マイクロ波から光信号への移行

ISTAの博士課程学生トーマス・ヴェルナー氏は、すべての電気信号を排除するのは理想的だが実現不可能であると説明しています。彼らは光信号をマイクロ波の周波数に変換するためのエレクトロオプティクス変換器を使用し、量子ビットとの効果的な通信を確立しました。

新システムの利点とは

エレクトロオプティクス変換器を使用することで、量子ビットを電気的インフラから切り離すことが可能になり、システムの他の部分を光学コンポーネントに置き換えることができるため、効率やコストの面での利点が際立ちます。

相互接続された量子コンピュータのネットワークへ向けて

ISTAの元学生であるゲオルグ・アルノルト氏は、この新しいアプローチが量子ビットの数を増やし、計算に役立つ可能性があると述べています。また、室温で接続された光ファイバーを介して超伝導量子コンピュータのネットワーク構築の基盤を築いています。

この記事では、オーストリアの研究者たちが量子ビットを室温で光信号を介して通信させる重要な進展を探ります。この革新は、将来の量子コンピュータのアーキテクチャを変革し、よりアクセスしやすく効率的にする可能性があり、世界中の量子通信ネットワークの新たな道を切り開くでしょう。

参考文献

• アーノルド, G., ヴェルナー, T., サフ, R. 全光学超伝導量子ビットの読み出し. Nat. Phys. (2025).
• 山田 太郎, 「量子コンピュータの最新技術」, 科学ジャーナル, 2023年.
• 佐藤 一郎, 「次世代の通信技術」, テクノロジータイムズ, 2023年.