Ray Smets（President & CEO）およびAndrei Petrenko（Head of Product）、Quantum Circuits, Inc.著
今年、著名な量子ハードウェアベンダーのいくつかが、新しいロードマップや更新されたロードマップを発表しました。その目標は野心的です。
最近、多くのプロバイダーが数百万個の物理量子ビットを含む計画を明らかにしています。エラー訂正の課題を活用する論理量子ビット数は、数万個にまで及びます。QPU全体の計算性能の標準ベンチマークである論理エラー率は劇的に低下する予定で、商用グレードのアプリケーションへの青信号を示しています。新しいロードマップを公表していない企業は、既存の計画を声高に強化しており、量子ユーティリティの到来には少なくとも100万個以上の物理量子ビットが必要であるという核心的な信条を貫いています。
量子ロードマップの歴史は明らかに量子ビット軍拡競争を示しており、多くの場合、長期的な成功を最大化するコア技術アプローチへの、より深く実用的な焦点を曖昧にしています。
最も重要なものの一つは、エラー訂正と、それを効率的にサポートする特定のモダリティのアーキテクチャの主要な側面です。同様に、量子システムの短期的な能力は、アプリケーション探索の堅牢なエコシステムをサポートするために不可欠です。それらは量子コミュニティと産業全体における新しいアルゴリズムの発見を促進し、量子ビット数とエラー率が量子ユーティリティに必要な数値に達したときに、この分野がすぐに実行できるよう準備を整えます。
したがって、この軍拡競争には一時停止が必要です。市場が見えないこと、そしてベンダーが聞きたくないことを言う必要があります。
彼らは、膨大な量子ビット数を生み出すために過剰な「力任せ」のエンジニアリングを必要とする非効率的な競争を行っており、さらにエラー訂正の課題を解決する前にスケーリングを試みることで問題を悪化させています。
近年、業界の大部分は、QPUを少数の技術統計に煮詰めることに焦点を当てており、これは自分が何を知らないかを知らない大衆市場向けのメッセージを過度に単純化しています。確かに、量子ビット数は重要ですし、エラー率も重要です。そしてもちろん、論理量子ビット数も重要です。しかし、効果的な量子手法についてバランスの取れた判断を可能にする焦点領域、指標、質問はもっと多くあります。それらがなければ、量子ビット数のみの情報は誤解を招く認識を生み出します。
たった一つの大規模QPUを構築するのにフットボール場と専用発電所が必要だとしたら、それが最良のアプローチでしょうか？最も効率的な方法でしょうか？コスト効率的でしょうか？どのアプリケーションが重要なのでしょうか？QPUはどのように民主化され、HPCエコシステムに適合し、世界中の開発者に届くのでしょうか？
量子は、より大きなストーリーを語る機会を逃しています。より意味のあるストーリーです。全体のストーリーです。投資家、メディア、企業、政府——彼らすべてがそれを聞く必要があります。量子業界の大部分は、量子ビット数という公の惰性を回避する別の競争を見逃しています。量子エラー訂正こそが重要な競争であり、それを正しく行うことが不可欠です。
エラー訂正は、量子コンピュータが大規模にアルゴリズムを正常に実行するために必要な能力の一つです。その目的は、量子ビットを破損させるエラーを訂正することです。量子コンピューティングを非常に強力にする量子ビットの特別な量子特性を考えると、エラー訂正のためのリソース要件は、ほとんどの従来技術では通常高く、それを困難にしています。
耐障害性量子コンピューティングへの道を簡素化する有望な方法の一つは、Dual-Rail Cavity Qubits（DRQ）と呼ばれる新しい技術を活用することです。このアプローチは急速に進歩しており、ハードウェアモダリティ全体で最も強力なパフォーマンス指標のいくつかを示しています。多成分の全超伝導ユニットとして、DRQ設計は、新しいレイアウトに配置されたマイクロ波周波数共振器とトランズモンの特性を使用します。これにより、高いクロック速度での高忠実度量子ゲートと測定が可能になります——業界ではまだ稀な組み合わせです。
DRQはまた、力任せの量子ビット数軍拡競争を損なう新しい能力——ハードウェアレベルで組み込まれたエラー検出——を導入します。0と1だけで測定される他の量子ビットとは異なり、DRQは3つの結果——0、1、そして*——を返します。この第三の結果である*が、アルゴリズム実行中にDRQにエラーが発生したことを示します。ユニークなのは、ユーザーが初めて量子ビット単位で、アルゴリズムのどこで大部分のエラーが発生したかを知ることができる点です。
イオン、原子、その他の超伝導体にわたる従来のアプローチは「サイレントエラー」を経験します。アルゴリズムの結果は悪化するだけで、大きなエラー訂正コードだけが結果を改善できます。組み込みのエラー検出により、DRQはエラーダイナミクスへの追加の洞察を提供し、短期システムからスケーラブルなエラー訂正へのギャップをはるかに効率的に橋渡しします。
したがって、DRQによるエラー検出は、短期的な量子プログラムの忠実度を向上させるメカニズム以上のものです。それは、エラー訂正への競争により効率的に勝利することです。DRQアプローチは、低いエラー率を達成するために必要な量子ビット数を削減し、そもそもエラー訂正を機能させることをより容易にします。従来のアプローチにはこれらの利点がなく、それが彼らを妨げることになるでしょう。
DRQは物事をシンプルに保ち、商用グレードのアプリケーションに必要な低いエラー率を維持しながら資本支出と計算リソースを節約し、全体的なQPUフットプリントを削減するための効率性を維持します。革新的なことを行うのに100万個の量子ビットを構築する必要があるのに、10分の1以下で実現できるならなぜそうするのでしょうか？フットボール場は不要です。資本支出の流出も少なくなります。リソース要求も少なくなります。キャッシュバーン率が長くなります。投資収益が向上します。持続可能な耐障害性を達成する可能性が高まります。
同時に、量子ハードウェアとソフトウェアの新機能が登場し、研究者や開発者が量子アプリケーション開発の未開拓の領域を探索できるようになっています。私たちは、エラー検出が基本的な要件であると信じています。DRQは、他のシステムが提供しない、以前はアクセスできなかった高品質データのソース——単一量子ビットレベルでのエラー記録——へのアクセスをユーザーに提供します。これらのエラー記録は、多数の高価値分野にわたる新しいアプリケーションを発見するために活用できます。
より多くのデータは、リアルタイムとオフラインの両方で処理を支援するために、より多くの古典的な計算能力が必要であることを意味します。そこで、スツールの他の2本の脚——GPUとCPU——が登場します。QPUは、今日のHPC技術をさらに加速し、AIと量子の利点を最大化する驚くべき力です。DRQは重要なリソースとなるでしょう。
客観的に見て、ハードウェア効率的なアプローチを持っているのは私たちだけではありません。cat statesのような他のハードウェアモダリティも進歩を示しています。それらは物理量子ビット数と論理量子ビット数の間の低いオーバーヘッドを目標とするロードマップを提供し、エラー訂正において印象的な結果を示しています。一部のプロバイダーは、大規模な高量子ビット接続性のハードルを克服する必要がある有望な理論的エラー訂正コードを目標としています。私たちは量子業界の成功を応援し、これらの手法がどのように進化するかを楽しみにしていますが、私たちのdual-railアーキテクチャの成功を支持し、それが勝利することを期待しています。
量子コンピューティングを進歩させるための重要な優先事項は、より大きな論理量子ビット数とより低い論理エラー率を提供できる、ますます高性能なシステムを展開することであり、これはエラー訂正を戦略として焦点を当てることで達成されます。近年の進歩は、実用的で効率的なアーキテクチャがこの道をサポートできることを実証しており、エンドユーザーのためのシステムの使いやすさと効率性を優先するロードマップへの重点が高まっています。
目標は、革新的な量子ビットアーキテクチャを探求することでスケーリングの課題を簡素化しながら、ますます高性能な量子システムを開発することです。実用的な「まず訂正、次にスケール」という哲学は、企業が実用的なアプリケーションのために信頼できる、より速く効率的な耐障害性への道を提供します。
最終的に、量子コンピューティングには複数の勝者が存在し、すべてがエラー検出、エラー訂正、ハードウェア効率に焦点を当てた道を追求します。力任せの大量量子ビット軍拡競争は、走るべき間違った競争です。量子ビット効率こそが追うべきウサギであることに気づく時が来ています。
Ray Smetsは、Quantum CircuitsのPresident兼CEOであり取締役会メンバーで、コンピューティング、セキュリティ、ネットワーキング分野で豊富な経営経験を持ち、以前にはNapatech、Cisco、Motorola、McAfee、AT&Tなどの企業を率い、University of FloridaとStanfordのエンジニアリングおよびビジネスの学位を保持しています。
Andrei Petrenko博士は、Quantum CircuitsのHead of Product Strategyであり、約15年の経験を持つ量子ハードウェアの専門家で、同社独自の超伝導アーキテクチャと顧客重視のエコシステムを推進し、業界で頻繁に講演者として洞察を共有しています。
2025年7月19日
