IBM は本日、次世代量子プロセッサを発表し、有用な量子コンピュータの構築スケジュールを加速しました。
火曜日の年次開発者イベントで、同社はより複雑な問題を解決するために構築された 120 量子ビット Nighthawk プロセッサを初公開しました。また、エラー防止システムに向けた重要なステップである実験用の Loon チップも明らかになりました。
これらのハードウェアの進歩に加え、エラー訂正における新たな進歩により、IBM は 2026 年までに「量子アドバンテージ」を獲得し、2029 年までにフォールト トレラント マシンを実現できる予定です。このニュースは、最近のライバル Google による大きな躍進を受けて、量子競争を加熱させています。
Nighthawk と Loon: プロセッサ設計における 2 つの飛躍的進歩
IBM は、最新のハードウェアを使用することで、複雑な接続性と堅牢なエラー修正が競合他社の生の量子ビット数を上回ることに賭けています。 IBM は 2 つの異なるプロセッサーを発表しました。それぞれが量子課題の異なる部分に取り組んでいます。
まず、IBM Quantum Nighthawk は、今後 2 年以内に量子の利点を提供できるように設計されています。 2025 年末までに、218 個の次世代調整可能カプラーによってリンクされた 120 量子ビットを搭載する予定です。
IBM Nighthawk Quantum Processor (出典: IBM)
IBM によると、このアーキテクチャにより、ユーザーは、低いエラー率を維持しながら、現在の Heron プロセッサよりも 30% 複雑な回路を実行できるようになります。
IBM は、 Nighthawk ベースのシステムは、2026 年までに最大 7,500 個、2028 年までに 15,000 個の 2 量子ビット ゲートを処理できる能力を目標としています。
Nighthawk が短期的な実用性の限界を押し上げる一方で、実験的な Loon プロセッサはフォールト トレラント コンピューティングの将来の基礎を築きます。
Loon は、各量子ビットが垂直方向を含めて他の 6 個の量子ビットに接続する新しいアーキテクチャを導入しています。他の超伝導量子コンピュータが実証しました。このような高密度の 3 次元接続は、真にスケーラブルなマシンに必要な効率的なエラー訂正コードを実装するために重要です。
IBM Loon Quantum Processor (出典: IBM)
何年もの間、一部の研究者は、このような複雑な接続が実現可能かどうか疑問に思っていました。 IBM のジェイ・ガンベッタ氏は、この懐疑論に言及し、あたかも人々が「『あなたは理論の世界にいるのに、そんなことは実現できない』と言っているかのようだ」と New Scientist に述べました。そして、[今]私たちはそれを証明しようとしています。
ロードマップの加速: エラー修正と産業規模の製造
プロセッサの発表の下には、重要な製造上のマイルストーンがあります。 IBM は、主要な量子ウェーハの生産を、アルバニー ナノテック コンプレックスの先進的な 300 mm 製造施設に移しました。
業界標準のツールへの移行により、研究開発サイクルの速度はすでに 2 倍になっています。これにより、より複雑なチップ設計が可能になり、特殊な実験室での作業から、大規模システムを構築するための重要なステップである産業規模の製造への移行のシグナルとなります。
この産業のペースに合わせることで、ソフトウェアとエラー修正の重要な進歩が得られます。 IBM は、古典的なハードウェア上で高度な qLDPC コードを使用した量子エラーのリアルタイム デコードの実証に成功したと発表しました。これはフォールト トレランスの重要なステップであり、予定より 1 年前倒しで達成されました。
これらのハードウェアの利点を利用できるようにするために、IBM は Qiskit ソフトウェア スタックを強化しています。新しい C++ インターフェイスは、量子環境とハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) 環境の間のギャップを埋めるのに役立ちます。
さらに、HPC を活用した新しいエラー軽減技術により、正確な結果を抽出するコストを 100 分の 1 以上削減できます。完全なハードウェアとソフトウェア スタックに重点を置くことが、同社のビジョンの中心です。
IBM 研究ディレクター兼 IBM フェローのジェイ ガンベッタ氏は、「IBM は、量子ソフトウェア、ハードウェア、製造、およびエラー修正を迅速に発明し、拡張して革新的なアプリケーションを実現できる唯一の企業であると信じています。」
量子競争が激化: 混雑した環境での IBM の戦略フィールド
競合するアーキテクチャがひしめくフィールドにおいて、IBM のモジュラー アプローチは、まず信頼性の高い基盤を構築することを目指しています。 IBM の発表は熾烈な競争環境にあります。
つい先月、Google は「検証可能な量子優位性」を達成したと主張しましたが、競合他社の Quantinuum は最近 98 量子ビット Helios システムを発表しました。
IBM の戦略は、これらのライバルや、まったく異なる量子ビット技術を追求しているマイクロソフトやアマゾンのような他社とははっきりと対照的です。
ビッグ ブルーは、より優れた接続性を設計し、古典量子とハイブリッドの古典量子システムで実行できる堅牢な誤り訂正フレームワークを開発することで、超伝導量子ビットを完成させることに重点を置いています。
量子ビットの不安定性は業界全体の取り組みです。 IBM の研究とは関係のないプリンストン大学の最近の進歩は、この問題の重要性を示しています。
同大学の研究者らは、現在の業界標準よりも 15 倍長く安定した新しい量子ビット設計を開発しました。
プリンストン大学の Andrew Houck 全体的な進歩についてコメントし、「この進歩により、量子コンピューティングが単なる可能という領域から実用的な領域に到達しました。今では、私たちはより迅速に進歩を開始できるようになりました。」
最終的には、IBM の最新の成功です。量子コンテストの重要な部分を再構成します。焦点は、生の量子ビット数から、検証可能で再現性のある実用的なシステムのエンジニアリングに移りつつあります。シドニー大学の Stephen Bartlett 氏は、新しいプロセッサーについて慎重な見解を提供し、次のように述べています。
IBM は、フォールト トレラントな未来のためのコア コンポーネントを構築して拡張できることを実証することで、その未来を大幅に近づけました。
