ETH Zurichの研究者たちは、電磁場の代わりに機械的振動を利用することで、処理部と作業メモリを分離する量子コンピュータのハードウェアアーキテクチャを開発した。Science誌に掲載された論文（「Mechanical resonator–based quantum computing」）によると、この設計は中央演算処理装置（CPU）とランダムアクセスメモリ（RAM）を分離する古典的なコンピューティングフレームワークを模倣している。機械共振器内の音響振動として情報を保存することで、このハイブリッドプラットフォームはチップ上の記憶容量を増加させ、コヒーレンス時間を延長し、メモリハードウェアの物理的な占有面積を削減する。
多くの量子コンピューティングモデルは、処理部と記憶部を密接に統合するか、量子状態を保持するために電磁キャビティに依存している。電磁メモリは正確な制御を提供するが、チップ上でかなりの物理的スペースを必要とし、システムサイズが拡大するにつれて希釈冷凍機内部の空間配置上のボトルネックを生み出す。
ETH ZurichのHybrid Quantum Systems Groupが開発したアーキテクチャは、音響パラダイムへの移行によってこの空間的ボトルネックに対処している。長さわずか7.5mm、幅2.5mm、高さ1mmのチップ上で、超伝導量子ビットが主要な処理および制御ループとして機能する。データを量子ビット自体に結び付けておく代わりに、処理ユニットは状態を隣接する機械共振器に転送する。
音響波は同一周波数の電磁波よりも波長が短いため、機械共振器は同等の無線周波数キャビティよりもコンパクトである。さらに、これらの機械構造は音響減衰が起こるまでより長い期間量子状態を維持し、全体的な保存寿命を延長する。
機械的RAMがプログラム可能な汎用量子計算をサポートできるかどうかを判断するため、このプラットフォームは量子アルゴリズムの基礎となる2つの計算手順、量子フーリエ変換（QFT）と周期発見ルーチンに対してベンチマークされた。
両方のプロトコルは、制御ユニットがメモリマトリクス全体にわたる量子状態のネットワークを同時に正確に保存、操作、コヒーレントに結合することを要求する。これらの操作の成功的な実行は、音響波メモリアーキテクチャが任意の量子アプリケーションをホストできることを実証している。この技術の長期的な実用性は、これらの機械共振器がより大規模な複数量子ビットプロセッサ構成にわたってどれだけ確実にスケールできるかに依存している。
ETH Zurich Newsroomによる公式の企業リリースを参照されたい。機械的結合パラメータ、共振器製造許容誤差、およびアルゴリズム誤差メトリクスの詳細を記した査読済み研究は、Scienceを通じて直接確認できる。
2026年7月10日
