浙江大学の研究チームが、プログラマブル超伝導量子プロセッサ上で回路ベースのバケツリレー式量子ランダムアクセスメモリ(QRAM)アーキテクチャの物理実装を報告した。Nature Physicsに詳述されたこの実験は、古典的なバイナリデータセットを量子処理用に準備する際に発生するデータ読み込みのボトルネックに対処するために設計されたハードウェアインターフェースを調査している。多くの量子アルゴリズムは古典情報配列への高速でコヒーレントなアクセスを前提としているが、物理的なデータ入力層はしばしば深刻な遅延とデコヒーレンスをもたらす。この実装は、超伝導基板上のアクティブルーティング機構を使用して、従来のバイナリ構造を量子重ね合わせ状態に読み込むための実用的な回路フレームワークを提供する。
実験セットアップでは、超伝導量子ビットの二次元正方格子全体に量子ルーターのバイナリツリーをマッピングし、基礎的なバケツリレーモデルで最初に提案されたO(log N)のアクティブスイッチングスケーリングを目標としている。現在のハードウェアの短いコヒーレンス寿命と回路深度の制限に対処するため、研究者たちは個々の量子ルーティングノード用のハードウェア効率的なゲート分解スキームを導入した。この技術により、標準的な制御SWAP(CSWAP)実装と比較して必要な量子回路深度を30%以上圧縮した。超伝導基板上で動作させ、チームは2層および3層のルーティングツリーを評価した。陸立強准教授は、このプロトタイプが4ビットおよび8ビットの古典データ形式を処理し、ルーティング経路を安定させるためのアクティブエラー緩和プロトコルとともに、それぞれ0.809±0.025および0.604±0.005の測定クエリ忠実度を達成したと述べた。
複数入力データ構造を同時にルーティングする能力は、化学データベースにおける分子特性抽出、不正検出のための取引パターン追跡、多パラメータ量子機械学習モデルなど、ビッグデータ量子アルゴリズムを実行するための前提条件である。しかし、データは現在のスケーラビリティに明確な工学的限界があることを示している。4ビットから8ビット構成へのクエリ忠実度の急激な低下は、多層量子ツリーに固有の深刻なノイズ蓄積を浮き彫りにしている。このアーキテクチャを小規模な概念実証から商業データマイニングに必要な数メガビット配列へ拡張するには、物理量子ビットゲート忠実度の向上、並列ルーティング動作中のクロストークの低減、メモリバス全体にわたる堅牢な量子エラー訂正の統合が必要となる。
完全な査読済み実験研究はNature Physicsからアクセスでき、初期の技術草稿版はオープンアクセスのarXivリポジトリで入手可能である。地域の量子研究イニシアチブおよび関連するコンピューティング開発に関する補足報道については、ソウル経済新聞および南華早報が追跡している業界概要を参照のこと。
2026年6月6日
