Super Quantum Computer: 光通信と光量子を融合！
fusion comm optique/photon quantique !
Fusion optischer Komm/Photonenquanten!
Fusion of Optical Comm/Photon Quantum!
光通信與光子量子的融合！
ーNTT、「43GHzでリアルタイム量子信号を測定」に成功ー
NTT
東京大学、
理化学研究所、
科学技術振興機構ー4者が、43GHzでのリアルタイム量子信号測定に成功ー
スーパー量子コンピューターの実現や、既存コンピューター高性能化、省電力化を図る。
「時間領域多重化技術」を利用：
ー大規模化と高速化を実現ー
「時間領域多重化技術を用いた、測定誘起型・光量子コンピューター」なのだ。
進行波量子ビットを使用：
一「定在波量子ビット」を使わないー
光子が高速で飛来する「進行波量子ビット」を用いている。
素子の集積化が不要：
「進行波量子ビット」を時間軸上に並べることにより、
「大規模化の際、装置の大型化や、素子の集積化が不要」なのだ。
「光パラメトリック増幅器」を利用：
ー光量子情報を保持したまま、光を増幅するー
「これまで難しかった光通信を適用する手法」を開発した。
従来の問題点：
光通信用ディテクターを光量子に適用すると、
「帯域を確保できるが、量子情報が劣化する問題点」があった。
また、
光量子用のディテクターでは、量子情報は劣化しない。
しかし、「動作クロックは数MHzなので、高速計算が難しい問題点」があった。
今回の改良点：
3者では、PPLN導波路を用いた「光パラメトリック増幅器」を用いた。
これにより問題点を解決し、「高速計算と量子情報の保持を実現すること」に成功した。
– ケータイ Watch
https://k-tai.watch.impress.co.jp/docs/news/1483690.html
NTT：世界最速43ギガヘルツ量子信号を測定！
ー「光量子コンピューター」の実現へー
光量子コンピューター：
- 100GHz帯域の高速性と、
- 100マルチコアの並列性を兼ね備えた、
「光量子コンピューター」の実現が現実味を帯びてきた。
NTTなど：
「5Gの超高速光通信技術と光量子プロセッサー」を組み合わせ、
「光量子コンピューターを高速化する新技術」を開発した。
「光パラメトリック増幅器」を採用：
- 物質中で生じる非線形光学効果により、
- 異なる波長の光同士を相互作用させる、
「光パラメトリック増幅器」を使う。
ー光量子情報を保持したまま、光を増幅することに成功ー
- 世界最速43ギガヘルツリアルタイム量子信号を測定。
- 光量子状態を光損失の影響を受けないレベルに増幅。
光通信テクノロジーを光量子分野に適用できるようになる。
東大大学院工学研究科
古澤明教授今のコンピューター：
トランジスタゲートを大量に空間的に配置して、大規模な計算をしている。
莫大な電力を消費しても、クロック周波数1ギガヘルツ程度しかない。
光通信の革新技術：
「光通信と組み合わせた新技術で、計算スピードは100倍以上に向上する」のだ。
光通信の波長多重と組み合わせれば、
「100ギガヘルツクロック、100コアの、スーパー量子コンピューター」を実現できる。
（電波新聞デジタル） – Yahoo!ニュース
https://news.yahoo.co.jp/articles/9a91b336822bfef9a53a76cad60ad7203ecbb73c
超高速量子計算：43 GHzリアルタイム量子信号測定に成功 ～5G時代の超高速光通信と光量子の融合による スーパー量子コンピュータ実現へ～
https://www.t.u-tokyo.ac.jp/press/pr2023-03-07-001
Ordinateur super quantique : fusion de la communication optique et du photon quantique !
– NTT réussit à mesurer des signaux quantiques en temps réel à 43 GHz –
NTT
Université de Tokyo,
RIKEN,
Agence japonaise pour la science et la technologie
-Quatre entreprises ont réussi la mesure du signal quantique en temps réel à 43 GHz-
Réalisez un ordinateur super quantique, améliorez les performances des ordinateurs existants et réduisez la consommation d’énergie.
Utilisation de la “technologie de multiplexage dans le domaine temporel”:
-Réalisation à grande échelle et à grande cadence-
Il s’agit d’un “ordinateur quantique optique induit par la mesure utilisant la technologie de multiplexage dans le domaine temporel”.
Utilisation de qubits à ondes progressives :
– Ne pas utiliser de “qubits à ondes stationnaires” –
Il utilise un “qubit à ondes progressives” dans lequel les photons arrivent à grande vitesse.
Aucune intégration d’appareil requise :
En disposant des “qubits à ondes progressives” sur l’axe du temps,
“Lors de la mise à l’échelle, il n’est pas nécessaire d’augmenter la taille de l’appareil ou d’intégrer les éléments.”
Utilisation de “amplificateur paramétrique optique”:
-Amplifie la lumière tout en préservant l’information des photons-
Nous avons développé une méthode pour appliquer la communication optique, ce qui était difficile jusqu’à présent.
Problèmes classiques :
Application du détecteur de communication optique au photon,
Il y avait un problème que “la bande peut être sécurisée, mais l’information quantique est dégradée”.
encore,
Les détecteurs de photons ne dégradent pas l’information quantique.
Cependant, étant donné que l’horloge de fonctionnement est de plusieurs MHz, il y avait un problème en ce que le calcul à grande vitesse était difficile.
Améliorations cette fois :
Les trois chercheurs ont utilisé un “amplificateur paramétrique optique” utilisant un guide d’onde PPLN.
Cela a résolu le problème et a réussi à “réaliser un calcul à grande vitesse et la rétention d’informations quantiques”.
– Montre mobile
NTT : a mesuré le signal quantique 43 GHz le plus rapide au monde !
– Vers la réalisation de “Photon Quantum Computer” –
Ordinateur quantique optique :
Haut débit de la bande 100 GHz et
Combinant 100 parallélismes multicœurs,
La réalisation d’un « ordinateur quantique optique » est devenue une réalité.
NTT, etc. :
Combinant “la technologie de communication optique ultra-rapide 5G et le processeur quantique optique”,
Nous avons développé une nouvelle technologie pour accélérer les ordinateurs quantiques optiques.
Emploie un “amplificateur paramétrique optique”:
En raison des effets optiques non linéaires se produisant dans la matière,
Permettre à la lumière de différentes longueurs d’onde d’interagir les unes avec les autres,
Utilisez un “amplificateur paramétrique optique”.
– Réussi à amplifier la lumière tout en préservant l’information photonique –
Mesurez le signal quantique en temps réel de 43 GHz le plus rapide au monde.
Amplifie l’état du photon à un niveau qui n’est pas affecté par la perte optique.
La technologie de communication optique peut être appliquée au domaine de la photonique.
École supérieure d’ingénierie, Université de Tokyo
Professeur Akira Furusawa
Ordinateur actuel :
Un grand nombre de grilles de transistors sont agencées spatialement pour effectuer des calculs à grande échelle.
Même s’il consomme énormément d’énergie, la fréquence d’horloge n’est que d’environ 1 gigahertz.
Technologie innovante de communication optique :
“La nouvelle technologie combinée à la communication optique améliorera la vitesse de calcul de plus de 100 fois.”
Combiné avec le multiplexage en longueur d’onde de la communication optique,
Une horloge de 100 GHz, un ordinateur super quantique à 100 cœurs peut être réalisé.
(Denpa Shimbun Digital) – Yahoo Actualités
Calcul quantique ultrarapide : Mesure réussie du signal quantique en temps réel à 43 GHz – Réaliser un ordinateur super quantique en combinant communication optique ultrarapide et photonique à l’ère de la 5G –
Super-Quantencomputer: Fusion von optischer Kommunikation und Photonenquanten!
– NTT gelingt die Messung von Echtzeit-Quantensignalen bei 43 GHz –
NTT
Universität Tokio,
RIKEN,
Japanische Agentur für Wissenschaft und Technologie
-Vier Unternehmen gelang Echtzeit-Quantensignalmessung bei 43 GHz-
Realisieren Sie einen Super-Quantencomputer, verbessern Sie die Leistung bestehender Computer und reduzieren Sie den Stromverbrauch.
Verwendung der “Zeitbereichs-Multiplexing-Technologie”:
-Realisierung von großem Maßstab und hoher Geschwindigkeit-
Es ist ein “messinduzierter optischer Quantencomputer mit Zeitbereichs-Multiplexing-Technologie”.
Verwendung von Wanderwellen-Qubits:
– Verwenden Sie keine “Stehwellen-Qubits” –
Es verwendet ein „Wanderwellen-Qubit“, in dem Photonen mit hoher Geschwindigkeit eintreffen.
Keine Geräteintegration erforderlich:
Durch die Anordnung von „Wanderwellen-Qubits“ auf der Zeitachse
„Beim Hochskalieren muss weder das Gerät vergrößert noch die Elemente integriert werden.“
Verwendung von “Optical Parametric Amplifier”:
-Verstärkt Licht unter Beibehaltung der Photoneninformationen-
Wir haben eine Methode entwickelt, um die bisher schwierige optische Kommunikation anzuwenden.
Konventionelle Probleme:
Anwenden des Detektors zur optischen Kommunikation auf das Photon,
Es gab ein Problem, dass „das Band gesichert werden kann, aber die Quanteninformation verschlechtert wird“.
nochmal,
Photonendetektoren degradieren die Quanteninformation nicht.
Da jedoch der Betriebstakt mehrere MHz beträgt, gab es ein Problem, dass eine Hochgeschwindigkeitsberechnung schwierig war.
Verbesserungen diesmal:
Die drei Forscher verwendeten einen “optisch parametrischen Verstärker” mit einem PPLN-Wellenleiter.
Dadurch wurde das Problem gelöst und es gelang, „eine Hochgeschwindigkeitsberechnung und Speicherung von Quanteninformationen zu realisieren“.
– Mobile Uhr
NTT: Weltweit schnellstes 43-GHz-Quantensignal gemessen!
– Zur Realisierung des “Photonen-Quantencomputers” –
Optischer Quantencomputer:
Hohe Geschwindigkeit im 100-GHz-Band und
Kombination von 100 Multi-Core-Parallelität,
Die Realisierung eines “optischen Quantencomputers” ist Realität geworden.
NT usw.:
Kombinieren von “5G ultraschneller optischer Kommunikationstechnologie und optischem Quantenprozessor”,
Wir haben eine neue Technologie entwickelt, um optische Quantencomputer zu beschleunigen.
Verwendet einen „optisch parametrischen Verstärker“:
Aufgrund nichtlinearer optischer Effekte, die in Materie auftreten,
Licht unterschiedlicher Wellenlängen miteinander interagieren lassen,
Verwenden Sie einen “optisch parametrischen Verstärker”.
– Es gelang, Licht zu verstärken und gleichzeitig die Photoneninformationen zu erhalten –
Messen Sie das weltweit schnellste 43-GHz-Echtzeit-Quantensignal.
Verstärkt den Photonenzustand auf ein Niveau, das nicht durch optische Verluste beeinflusst wird.
Die optische Kommunikationstechnologie kann auf dem Gebiet der Photonik angewendet werden.
Graduate School of Engineering, Universität Tokio
Professor Akira Furusawa
Aktueller Rechner:
Eine große Anzahl von Transistor-Gates ist räumlich angeordnet, um groß angelegte Berechnungen durchzuführen.
Auch wenn es enorm viel Strom verbraucht, beträgt die Taktfrequenz nur etwa 1 Gigahertz.
Innovative Technologie der optischen Kommunikation:
“Die neue Technologie in Kombination mit optischer Kommunikation wird die Rechengeschwindigkeit um mehr als das 100-fache verbessern.”
Kombiniert mit Wellenlängen-Multiplexing der optischen Kommunikation,
Ein 100-GHz-Takt, 100-Core-Super-Quantencomputer kann realisiert werden.
(Denpa Shimbun Digital) – Yahoo!-Nachrichten
Ultrafast Quantum Computing: Erfolgreiche Echtzeit-Quantensignalmessung bei 43 GHz – Erreichen eines Super-Quantencomputers durch die Kombination von ultraschneller optischer Kommunikation und Photonik im 5G-Zeitalter –
Toward a multi-core ultra-fast optical quantum processor:
43-GHz bandwidth real-time amplitude measurement of 5-dB squeezed light using modularized optical parametric amplifier with 5G technology:
Applied Physics Letters: Vol 122, No 10
ABSTRACT
Continuous-variable optical quantum information processing, where quantum information is encoded in a traveling wave of light called a flying qubit,
is a candidate for a practical quantum computer with high clock frequencies.
Homodyne detectors for quadrature-phase amplitude measurements
have been the major factor limiting the clock frequency.
Here,
we developed a real-time amplitude measurement method using a modular optical parametric amplifier (OPA) and a broadband balanced photodiode
that is commercially used for coherent wavelength-division multiplexing telecommunication of the fifth-generation mobile communication systems (5G).
The OPA amplifies one quadrature-phase component of the quantum-level signal to a loss-tolerant macroscopic level and suppresses the loss after the OPA from 92.4% to only 0.4%.
This method
was applied to a broadband squeezed vacuum measurement with a center wavelength of 1545.32 nm.
In the time-domain measurement,
the squeezing level of 5.1 ± 0.1 dB without loss correction was obtained
by a real-time oscilloscope with a sampling rate of 160 GHz and an analog bandwidth of 63 GHz.
The frequency-domain analysis also shows that
a squeezing level of 5.2 ± 0.5 dB is obtained from DC to 43 GHz, which is limited by the balanced detector.
This indicates that the proposed method can be easily broadened by using a broader bandwidth measurement instrument.
By applying this method,
not only can optical quantum computers with high clock frequencies be realized
but also multi-core systems can be realized.