フォトニックハードウェアエンジニアリング企業QuiX Quantumは、普遍的でフォールトトレラントなフォトニック量子コンピューティングの実現を目指して設計された新しいフルスタックシステムアーキテクチャ「Dedalo」の詳細なハードウェア設計図を公開した。このロードマップは、光学量子構成の根本的な物理的ボトルネックである光子損失に対処するため、確率的な物理状態から、室温で本質的に管理されるエラー訂正済み論理量子ビットへの移行を目標としている。
相補型金属酸化膜半導体(CMOS)互換の窒化ケイ素(Si3N4)フォトニック集積回路(PIC)と標準的な通信用光ファイバーを組み合わせることで、このシステムアーキテクチャは、標準的な19インチ高性能コンピューティング(HPC)サーバーラックへの直接設置を想定した、モジュール式のプラグアンドプレイ型コプロセッシングフットプリントを確立している。
複雑なサブケルビン希釈冷凍機内での局所的なゲートベースの物理的相互作用に依存する固体方式とは異なり、Dedaloアーキテクチャは測定ベース量子コンピューティング(MBQC)フレームワーク内で動作する。光ネットワークでは、光子を容易に捕捉することができず、従来の2量子ビット論理ゲートは本質的に確率的である。MBQCは、ゲート実行を完全に回避することでこれを解決する。計算は、グラフ状態として知られる高度にエンタングルした連続的なリソース状態全体にわたって実行される、事前定義された単一量子ビット測定のシーケンスによってのみ駆動される。
光がシリコントラックを通過する際の不可避な減衰または吸収エラーから脆弱な量子情報を保護するため、Dedaloは[[n,k,d]]安定化符号レイアウトを実装している。このプロトコルは、複数の物理光子を冗長的にグループ化し、計算マトリックスを破壊することなくd−1個の光子の構造的損失閾値に耐えられる統合論理量子ビットを形成する。
このアーキテクチャは離散変数デュアルレール符号化方式を採用しており、単一光子がチップ上のマッハツェンダー干渉計(MZI)ペアを通過して計算状態をマッピングするため、欠損光子の正確な空間・時間座標が測定時に即座にフラグヘラルドされ、バックグラウンドの古典プロセッサが位相反転カスケードが発生する前に消失チャネルを傍受、分離、訂正することが可能になる。
Dedaloプラットフォームの物理的実行は、密に同期された3つのハードウェア分離モジュール式サブシステムで構成されている。
将来の実用規模展開に向けてハードウェアスタックを最適化するため、QuiX Quantumは欧州の半導体ファウンドリと提携し、より高速なスイッチングネットワークのためのヘテロジニアス電気光学材料の統合、SFWM効率を向上させる低分散導波路の実装、チップ-ファイバー挿入結合損失を圧縮する最適化ファセット形状の開発を進めている。
第一世代Dedaloプラットフォームは構造的にクリフォード群論理基底測定に制限されているが、同社の長期ロードマップでは、並列化されたオフライン魔法状態蒸留パイプラインを導入し、非クリフォード状態をリソースファブリックに注入することで、分散データセンターネットワーク全体で完全なフォールトトレラント普遍性を実現するスケーラブルでモジュール式の経路を確立する。
完全な物理ルーティング回路図、損失閾値メトリクス、コンポーネントレベル最適化ログは、QuiX Quantumのシステムアーキテクチャ公式ホワイトペーパーで確認できる。また、企業レベルの展開タイムラインおよび通信インフラ互換性プロファイルはQuiX Quantumプレスルームで公開されている。
2026年6月30日
