Japan’s Quantum Computer：グーグルより2倍高速！
deux fois plus rapide que Google !
Zweimal schneller als Google!
Twice Faster Than Google!
日本量子計算機：比谷歌快兩倍！
ー新冷却原子型で、世界最速2量子ビットゲートを作製ー
分子科学研究所（愛知県）
大森賢治教授2022.08.15
ー新冷却原子型量子コンピューターを開発ー
根幹となる演算素子「2量子ビットゲート」で、世界最速を達成した。
「量子コンピューター」とは：
2量子ビットゲートは、「量子ビットを2つ結びつけて、超高速化できる」のだ。
実験では、「これまでの世界記録の2倍以上速い超高速」に成功した。
「ゲート」で計算：
- 従来のコンピューターでは、ビット値の「0や1」を、
- 足し算、掛け算して変換・計算する。
この操作を「ゲート」と呼ぶ。
「量子ゲート」で計算：
- ビットの値が「0」か「1」ではなく、
- 「0か1」 2つを重ね合わせて混合状態を作り、複雑な変換・計算。
この操作を「量子ゲート」と呼ふ。
量子コンピューターの演算素子：
その量子ゲートには、2パターンある。
1量子ビットゲート：
1量子ビットを操作する1量子ビットゲート2量子ビットゲート：
2量子ビットの間に「量子のもつれという相関を生じさせる」ノイズの影響を排除：
「2量子ビットは1量子ビットより、桁違いの高速化」を実現する、
「超高速計算可能な量子コンピューターの源泉」なのだ。
量子ゲートの超高速計算では、
「外部環境ノイズの影響を、いかになくすか」が最大の課題だった。
新冷却原子型量子コンピューターを開発：
大森教授らは、
「絶対零度近くに冷却した、2個のルビジウム原子」を並べ、
「10ピコ秒の極超短時間レーザー光を照射する」という独自手法を考案した。
新冷却原子型量子コンピューターの実証：
2個のルビジウム原子に、
レーザー光をミクロンの細さで集光して、極超短時間レーザーを光照射する。
超高速2量子ビットゲートを作製：
- 「1つの原子中の電子」と、
- 「もう一方の原子中の電子」を、
- 6.5ナノ秒で、相互反応させる。
「超高速2量子ビットゲート」に成功した。
グーグルより2倍以上速い：
今回行き来した6.5ナノ秒は、
「米グーグルの2020年世界記録15ナノ秒より2倍以上速い」のだ。
「ノイズの時間スケールより速いためノイズの影響を無視できた」とのこと。
冷却原子型ハードウエア：
量子コンピューターのハードウエア開発では、
「超伝導型やイオントラップ型」が先行していた。
一方、
冷却原子型は、「大規模化することが可能」である。
「冷却原子型は、これらの2つの型の限界」を打ち破る。
今回の成果：
信頼性の高い冷却原子型量子コンピューター実現への突破口になる。
量子コンピューターの実用化：
量子コンピューター実用化では、「量子ビットを増やして大規模化すること」が必須だ。
超伝導型やイオントラップ型は、「100量子ビットで、頭打ち」になる。
冷却原子型ハードウエア型では、「1万量子ビットが可能」で大規模化できる。
また、
「量子ビットの波の性質が、超伝導型の6桁以上長く続く」ので、優れたハードになる。
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https://scienceportal.jst.go.jp/newsflash/20220815_n01/
Ordinateur quantique japonais : deux fois plus rapide que Google !
– Produire la porte à deux qubits la plus rapide au monde avec un nouveau type d’atome froid –
Institut des sciences moléculaires (Aichi)
Professeur Kenji Ohmori
2022.08.15
ーDéveloppement d’un nouvel ordinateur quantique atomique refroidiー
Atteint la vitesse la plus rapide au monde avec la porte à 2 qubits, qui est l’élément arithmétique de base.
Qu’est-ce qu’un “ordinateur quantique”:
Les portes à deux qubits “peuvent combiner deux qubits pour rendre les choses super rapides”.
Dans l’expérience, ils ont réussi à atteindre “une vitesse ultra-rapide, plus de deux fois plus rapide que le précédent record du monde”.
Calculé avec “gate”:
Dans les ordinateurs conventionnels, les valeurs de bit de 0 et 1 sont
Convertir et calculer par addition et multiplication.
Cette opération est appelée “gate”.
Calculé avec “porte quantique”:
La valeur du bit n’est ni ‘0’ ni ‘1’,
“0 ou 1” Créez un état mixte en en superposant deux, et effectuez des conversions et des calculs complexes.
Cette opération s’appelle une “porte quantique”.
Élément arithmétique d’un ordinateur quantique :
La porte quantique a deux modèles.
Porte à 1 qubit :
Une porte à 1 qubit qui manipule 1 qubit
Porte à deux qubits :
“Créer une corrélation appelée intrication quantique” entre deux qubits
Éliminer les effets du bruit :
“2 qubits sont des ordres de grandeur plus rapides que 1 qubit,”
C’est “la source des ordinateurs quantiques capables de calculs ultra-rapides”.
Dans le calcul ultra-rapide des portes quantiques,
Le plus grand défi consistait à éliminer les effets du bruit environnemental externe.
Développement d’un nouvel ordinateur quantique atomique refroidi :
Professeur Ohmori et al.
“Deux atomes de rubidium refroidis presque au zéro absolu” sont disposés,
Nous avons conçu une méthode unique d’irradiation d’un faisceau laser ultra-ultra-court de 10 picosecondes.
Démonstration d’un nouvel ordinateur quantique à atomes froids :
Pour deux atomes de rubidium,
Un faisceau laser est condensé en un faisceau d’une épaisseur d’un micron et irradié pendant une durée ultra-courte.
Fabrication d’une porte ultra-rapide à deux qubits :
“Électrons dans un atome” et
“Électron dans l’autre atome”
6,5 nanosecondes pour interagir.
A réussi la “porte ultra-rapide à deux qubits”.
Plus de 2 fois plus rapide que Google :
Les 6,5 nanosecondes qui allaient et venaient cette fois,
« Plus de deux fois plus rapide que le record du monde de Google de 15 nanosecondes en 2020. »
“Parce qu’il est plus rapide que l’échelle de temps du bruit, l’influence du bruit pourrait être ignorée.”
Matériel atomique froid :
Dans le développement matériel des ordinateurs quantiques,
“Type supraconducteur et type piège à ions” étaient en avance.
d’autre part,
Les types d’atomes froids sont “évolutifs”.
“Le type d’atome froid dépasse les limites de ces deux types”.
Réalisations cette fois :
Ce sera une percée dans la réalisation d’un ordinateur quantique atomique refroidi hautement fiable.
Application pratique des ordinateurs quantiques :
Pour une utilisation pratique des ordinateurs quantiques, il est essentiel “d’augmenter le nombre de qubits et d’augmenter l’échelle”.
Les types supraconducteurs et piégeant les ions atteignent un plafond à 100 qubits.
Dans le type de matériel de type atome froid, “10 000 qubits sont possibles” et peuvent être mis à l’échelle.
encore,
“La nature ondulatoire du qubit dure six ordres de grandeur plus longtemps que le type supraconducteur”, ce qui en fait un excellent matériel.
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Japanischer Quantencomputer: Zweimal schneller als Google!
– Herstellung des weltweit schnellsten Zwei-Qubit-Gatters mit einem neuen kalten Atomtyp –
Institut für Molekulare Wissenschaften (Aichi)
Professor Kenji Ohmori
2022.08.15
ーEntwicklung eines neuen gekühlten atomaren Quantencomputersー
Erreichte die weltweit schnellste Geschwindigkeit mit dem 2-Qubit-Gate, das das arithmetische Kernelement darstellt.
Was ist ein „Quantencomputer“:
Zwei-Qubit-Gatter „können zwei Qubits kombinieren, um die Dinge superschnell zu machen.“
Im Experiment gelang es ihnen, “Ultrahochgeschwindigkeit zu erreichen, mehr als doppelt so schnell wie der vorherige Weltrekord”.
Berechnet mit “Tor”:
Bei herkömmlichen Computern sind die Bitwerte 0 und 1
Konvertiere und rechne durch Addition und Multiplikation.
Diese Operation wird “Tor” genannt.
Berechnet mit “Quantentor”:
Der Wert des Bits ist nicht ‘0’ oder ‘1’,
“0 oder 1” Erstellen Sie einen gemischten Zustand, indem Sie zwei überlagern, und führen Sie komplexe Konvertierungen und Berechnungen durch.
Diese Operation wird als “Quantengatter” bezeichnet.
Rechenelement eines Quantencomputers:
Das Quantengatter hat zwei Muster.
1-Qubit-Gate:
Ein 1-Qubit-Gate, das 1 Qubit manipuliert
Zwei-Qubit-Gate:
„Erzeugen Sie eine Korrelation namens Quantenverschränkung“ zwischen zwei Qubits
Beseitigen Sie die Auswirkungen von Rauschen:
„2 Qubits sind um Größenordnungen schneller als 1 Qubit“,
Es ist “die Quelle von Quantencomputern, die zu ultraschnellen Berechnungen fähig sind”.
Bei der ultraschnellen Berechnung von Quantengattern
Die größte Herausforderung bestand darin, die Auswirkungen von externen Umgebungsgeräuschen zu eliminieren.
Entwicklung eines neuen gekühlten atomaren Quantencomputers:
Professor Ohmori et al.
“Zwei auf nahezu den absoluten Nullpunkt gekühlte Rubidiumatome” sind angeordnet,
Wir haben eine einzigartige Methode zur Bestrahlung mit einem Ultra-Ultrakurzzeit-Laserstrahl von 10 Pikosekunden entwickelt.
Demonstration eines neuen kalten atomaren Quantencomputers:
Für zwei Rubidiumatome gilt:
Ein Laserstrahl wird zu einem Mikrometer dünnen Strahl verdichtet und für eine ultrakurze Zeit eingestrahlt.
Herstellung eines ultraschnellen Zwei-Qubit-Gatters:
“Elektronen in einem Atom” und
“Elektron im anderen Atom”
6,5 Nanosekunden für die Interaktion.
Erfolgreiches “ultraschnelles Zwei-Qubit-Gate”.
Mehr als 2x schneller als Google:
Die 6,5 Nanosekunden, die diesmal kamen und gingen,
„Mehr als doppelt so schnell wie Googles Weltrekord von 15 Nanosekunden im Jahr 2020.“
„Weil es schneller ist als die Zeitskala des Rauschens, konnte der Einfluss des Rauschens vernachlässigt werden.“
Kalte atomare Hardware:
In der Hardwareentwicklung von Quantencomputern
„Supraleitender Typ und Ionenfallentyp“ lagen vorne.
auf der anderen Seite,
Kalte Atomtypen sind “skalierbar”.
“Kalter Atomtyp durchbricht die Grenzen dieser beiden Typen”.
Erfolge diesmal:
Dies wird ein Durchbruch bei der Realisierung eines hochzuverlässigen gekühlten atomaren Quantencomputers sein.
Praktische Anwendung von Quantencomputern:
Für den praktischen Einsatz von Quantencomputern sei es unabdingbar, „die Anzahl der Qubits zu erhöhen und die Skalierung zu erhöhen“.
Supraleitende und Ionenfallen-Typen erreichen eine Obergrenze bei 100 Qubits.
In der Hardware vom Typ Cold Atom sind „10.000 Qubits möglich“ und können hochskaliert werden.
wieder,
“Die Wellennatur des Qubits hält sechs Größenordnungen länger als der supraleitende Typ”, was es zu einer hervorragenden Hardware macht.
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Breakthrough for the realization of ultrafast quantum computers: the world’s fastest 2-Qubit gate between two single atoms
Institute for Molecular Science Main points
• The team succeeded in executing the world’s fastest two-qubit gate (a fundamental arithmetic element essential for quantum computing) using a completely new method of manipulating, with an ultrafast laser, micrometer-spaced atoms cooled to absolute zero temperature.
• For the past two decades, all quantum computer hardware has been chasing faster gates to escape the effects of external noise that can degrade computational accuracy.
• Cold-atom based quantum computers are rapidly attracting attention from industry, academia, and government around the world as revolutionary hardware that breaks through some limitations of superconducting and trapped-ion quantum computers, which are currently the most advanced types of quantum computers.
https://www.ims.ac.jp/en/news/2022/08/0809.html
Ultrafast energy exchange between two single Rydberg atoms on a nanosecond timescale | Nature Photonics