量子コンピューターの性能を高めるには、キュービット数を増やすことと同様に、数多くの量子チップをどう接続し極低温状態で維持するかも重要な課題である。IBMが複数の量子チップを1つのシステムに束ねられるモジュール型冷却構造を実証し、大規模量子コンピューターの構築に一歩近づいた。
IBMは2個の極低温モジュールを1つの環境として接続し冷却することに成功したと19日明らかにした。複数の量子チップをそれぞれの装置に入れる代わりに、複数のモジュールを接続して1つの大型量子システムへ拡張できる構造を実現したということだ。
IBMはこれを、2029年の構築を目標とする大規模誤り耐性量子コンピューター「IBM Quantum Starling（クアンタム・スターリング）」の基盤技術として示した。
現在稼働中の2つの極低温モジュールは、それぞれ高さと幅が8フィート（約2.4m）を超える。初期試験では、2つのモジュールを5日以内に液体ヘリウム水準である4ケルビンまで冷却し、最終的に15ミリケルビン以下の温度に到達した。
量子チップは外部環境の微細な変化にも影響を受けるため、超低温環境で作動させる必要がある。IBMは、各モジュールの真空チャンバーが現在の主力量子システムより最大12倍広い配線空間を提供すると説明した。より多くの量子チップをモジュール内に収め、モジュール間でも接続できるようにしたということだ。
IBMは「L-カプラー」という接続技術を用いて、異なる量子プロセッサーを直接接続する方式を適用した。この技術は、複数の量子チップが情報をやり取りし、1台の大型量子コンピューターのように動作するようにするために活用される。
IBMは来年までにL-カプラーを用い、少なくとも1000個のプログラム可能なキュービットを備えたシステムを構築する計画である。今年中には次世代プロセッサー「IBM Quantum Nighthawk（クアンタム・ナイトホーク）」を今回の極低温モジュールに搭載し、性能を検証する予定だ。
長期的には2029年に「IBM Quantum Starling（クアンタム・スターリング）」を構築することが目標だ。IBMはスターリングに大規模量子チップと誤り訂正技術を組み合わせ、実際の産業現場で活用できる誤り耐性量子コンピューターを実現する構想である。
ジェイ・ガンベタIBMリサーチ総括社長兼IBMフェローは「産業現場で誤り耐性量子コンピューターを活用するには複数の技術的課題を解決しなければならない」と述べ、「今回の極低温モジュール接続はその過程の一段階だ」と語った。