理研が光量子コンピュータの研究施設を公開、2022年度内の本格稼働へ

理化学研究所(理研)は8月25日、同研究所和光地区の量子コンピュータ研究センター内にある光量子計算研究チームの研究施設をメディア向けに公開した。

今回公開された光量子コンピュータ

同チームは、東京大学工学部教授の古澤明氏がチームリーダーを務め、量子テレポーテーション技術を活用した光量子コンピュータの研究開発を行っている。

理研の光量子計算研究チームリーダーの古澤明氏

古澤氏が研究を進める光量子コンピュータとは

理研の量子コンピュータ研究センターでは現在、超電導量子ビットやシリコンスピン量子ビットなど、さまざまな技術を用いた量子コンピュータの研究開発が行われている。

古澤氏はこれらの量子ビットを「従来の量子ビット」と説明する。超電導量子ビットやシリコンスピン量子ビットを使った量子コンピュータの課題として、振動が減衰する定在波を利用するため、振動の寿命の範囲内ですべての演算を終えなければならない点がある。また、定在波を活用した演算で多くの量子ビットを使用するには、空間的に多重化することで量子ビットを並べる必要があり、チップ化させる必要が生じるが、その難易度も非常に高いという。

一方で、光量子ビットを活用した量子コンピュータは、波形の寿命がない進行波を活用している。そのため、何度も量子テレポーテーションを繰り返して演算処理を行うことが可能になるという。また、時間的な多重化が可能になるため、チップ化による空間多重化の必要がないとのことだ。

光量子コンピュータについて説明する古澤氏

古澤氏は、「光量子ビットは、ほかの量子ビットと性質が完全に異なる」と語る。

「今までの量子コンピュータは、使うために小型チップ化しなければいけないという呪縛があったが、光量子コンピュータはそこから解き放たれた。進行波の活用によって寿命の問題が解決し、チップ化も不要。特徴から見るに、光量子コンピュータはほかの量子コンピュータにと比較すると、パラダイムシフトのようなものだ」とする。

古澤氏は、従来の量子コンピュータとの違いを挙げながら、光量子コンピュータの優位性を説明した

今年度内の本格稼働が目指される研究室を公開

今回公開されたのは、古澤氏が率いる光量子計算研究チームの研究スペース。かつては生物学研究の動物実験室として使用されていた空間を、量子光学実験室としての利用に向け1年かけてリフォームし、2022年3月31日に竣工したとのことで、現在は光量子コンピュータをはじめとする機材の搬入・設置などが進められている。

量子コンピュータ本体に加え、計測機器類の搬入も進められている

古澤氏は研究環境の構築にあたって「東大でできなかったことを理研でやる」というテーマを掲げ、細部にまで非常にこだわったと語る。

研究室内には、音が出る機材を設置するための防音室や、ノイズを遮断するための電磁シールド、室温を20℃±0.1℃に保つ恒温室が作られている。また今後は徹底的にノイズを除去したシールドルームを作る予定とのことで、接地抵抗についても10Ω以下まで低減させているという。シールドルームの完成は10月ごろを予定し、年度内の本格稼働開始を目指すとしている。