Nord QuantiqueのCEO兼共同創業者であるJulien Camirand Lemireが、Yuval Bogerによるインタビューを受けています。Julienは、超伝導キャビティ内のマイクロ波フォトンを使用して大規模な量子ビットのオーバーヘッドなしに量子誤り訂正を実現するNord Quantiqueのボソニックコードアプローチについて語り、GKPおよびTesseractコードの実証と、2024年以降2倍以上に向上した量子誤り訂正ゲインについて説明しています。また、2032年までに10^-7から10^-9のエラー率を達成するロードマップ、今年稼働予定の4量子ビットシステム、そしてQuebecのSherbrookeエコシステムが資本効率の高い構築を可能にした経緯について探ります。さらに、高レートコード、transmonベースのスケーリングの課題などについても議論しています。
- Nord QuantiqueはGKPやTesseractなどのボソニックコードを使用して、単一の超伝導キャビティ内に冗長性を詰め込み、通常の100対1または1000対1のオーバーヘッドではなく、キャビティと誤り訂正された量子ビットの1対1の比率を目指しています。
- 彼らの量子誤り訂正ゲインは、2024年のメモリデモ以降2倍以上に向上し、約1.1倍から2倍以上に改善しており、完全なXおよびZ訂正を行い、ポストセレクションはありません。
- 同社は2032年までに10^-7から10^-9のエラー率を目標とし、10平方メートルの極低温フットプリントに2000以上の論理量子ビットを収めることを目指しており、今年ゲート動作可能な4量子ビットシステムが稼働予定です。
- QuebecのSherbrookeエコシステムからのスピンオフであることで、Nord Quantiqueは10億ドル以上の過去の投資に関連した既存のファブ、冷凍機、ベンチマークインフラをレンタルでき、設計段階から資本効率の高い構築を実現しています。
Yuval: こんにちは、Julien、お越しいただきありがとうございます。
Julien: こんにちは、Yuval、ご一緒できて大変嬉しいです。
Yuval: それでは、あなたは誰で、何をされているのですか?
Julien: 私はJulien Camirand Lemireで、Nord Quantiqueの共同創業者兼CEOです。私たちは、スケーリング目的のエラー訂正に本当に根ざした差別化技術を構築している量子コンピューティングハードウェア企業です。
Yuval: そしてカナダにいらっしゃるんですよね?QのつくCanadaだと思いますが。
Julien: はい、QのつくCanadaです。私たちはカナダのQuebecにいるので、名前の中にさらにQがあります。でも、私たちはSherbrookeに拠点を置いており、ここのSherbrookeエコシステムにオフィスがあります。これはカナダの量子分野でかなり強力なパワーハウスですが、よく知られているMontrealにもオフィスがあります。
Yuval: 差別化技術に興味が湧きました。説明してください。
Julien: いいですね。ええ、私たちは、先ほど述べたこのSherbrookeエコシステムのスピンオフです。2020年に会社を設立しました。そして当時、私たちがやりたいことはかなり明確だったと思います。それは本当に技術を構築することです。つまり、量子誤り訂正を実行できる種類の量子ビットです。私たちがこれを行っている理由は、業界が過去10年間行ってきたことを本当に見ているからです。そして、より複雑でスケーリングする量子コンピューティングハードウェアの構築において、業界として行ってきたすべての進歩を評価すべきだと思います。つまり、現在、業界として、100から数千の量子ビットの間のシステムを持ち、それらがますます利用可能になっています。しかし、この素晴らしい進歩にもかかわらず、業界が直面しているいくつかの課題、いくつかの非常に困難な課題がまだあると思います。そして、これらの課題の1つは、ご存知のようにエラーです。これらの量子ビットはエラーを起こし、ノイズの影響を受けやすく、これに対処する必要があります。そして、業界が認識し始めた最良の方法は、量子誤り訂正の必要性です。つまり、量子計算中に発生するエラーを検出して訂正するために存在する、量子コンピューティングスタックに組み込まれたこの種のエラー管理層です。量子誤り訂正の課題は通常、多くのリソースを消費するという事実です。つまり、これらのエラーに対処するために、量子コンピュータ内に何らかの形のオーバーヘッドが必要です。このオーバーヘッドは多くの場合、量子ビット数の形で発生します。つまり、そこに到達するために量子コンピュータにより多くの量子ビットが必要になります。そして通常、この係数は100から1000の間のどこかです。つまり、より大きなシステムが必要になります。しかし、量子誤り訂正に必要なこの冗長性がより多くの量子ビットの形で来なければならないとは何も言っていません。そして、これがNord Quantiqueで私たちが少し異なるアプローチをとっているところです。量子誤り訂正に必要なのは、ある形の冗長性です。そして私たちが構築しているのは、ボソニックコードと呼ばれる技術です。これらのボソニックコードは、超伝導共振器に閉じ込められたマイクロ波フォトンで作られています。そして、それらの素晴らしい点は、単一のキャビティまたは単一の共振器内に複数のマイクロ波フォトンを閉じ込めることができることです。これにより、単一のキャビティで量子誤り訂正を行うために必要な冗長性が得られます。これは本当に、Nord Quantiqueで構築しているハードウェアの具現化です。ええ、この技術について差別化されているのは、量子誤り訂正の扱い方であり、本当にオーバーヘッドを下げようとしていることです、すみません、量子ハードウェアで量子誤り訂正を達成するために。
Yuval: 他のアプローチもありますよね? Amazonはチップを開発しています。Alice and Bobは、必要な量子ビットの数を減らすと言うチップを持っていると思います。なぜなら、1種類のエラーだけを減衰させ、もう一方のエラーだけを扱えばよいからだと思います。それはあなた方がやっていることとどう違うのですか?
Julien: ええ、確かに。ボソニックコードは広大な空間です。量子的な観点から見ると、これが私たちがこれらのコードを好む理由だと思いますが、ボソニックコードで構築できる量子ビットの種類としても、多くのものがあります。言及されているAlice and Bobは、おっしゃるように、1つのエラーチャネルを削減する特定のタイプのcat qubitを開発しています。私たちの場合、グリッド状態と呼ぶ異なるバージョンを使用しています。これらのグリッド状態の最も注目すべき例は、GKP量子ビットです。2024年初頭にその量子ビットのいくつかのデモンストレーションを行いました。そのデモンストレーションを公開したと思います。これらの量子ビットでは、これらの量子ビットの単一で完全な量子誤り訂正を行うことができます。つまり、XエラーとZエラーの両方を訂正でき、これは2024年の論文で見つけることができます。さらに、これらのコードはマルチモードコードと呼ぶものに拡張できます。つまり、このキャビティ内に複数のフォトンを保存でき、異なる周波数のフォトンも保存できます。これにより、Tesseractコードのような異なるタイプのコードを実行できます。これは2025年に公開したグリッド状態の別の例です。
Yuval: これらのキャビティは絶対零度近くまでの冷却が必要ですか、それとも室温で動作しますか?
Julien: ええ、ありがとうございます。ええ、私たちは超伝導プラットフォームに基づいているので、私たちが使用するのは、任意の超伝導量子ビットハードウェアと同じ構成要素です。つまり、もちろん共振器を使用します。これらの共振器を結合し、制御するためにJosephson接合も使用します。これらは低温で動作します。しかし、私たちのアーキテクチャについて差別化されていると思うのは、最終的にシステムを実行するためにより小さな極低温環境が必要だということです。なぜなら、量子誤り訂正のためのリソースを節約するので、最終的には行う必要がないと予想されるスケーリングの層があるからです。つまり、このキャビティで量子誤り訂正のオーバーヘッドを大幅に削減しています。そして目的は、本当に量子コンピュータを構築することです。はい、極低温環境で、しかし制約されたサイズで。つまり、2000以上のこれらの論理量子ビットに対して10平方メートルに収まるものです。
Yuval: 実際のアプリケーションに到達するには、多くの量子ビットは必要なく、十分な数の十分に良い量子ビットが必要なだけです。そして、基本的に、あなたの技術を使用して200量子ビットマシンが欲しい場合、約200の共振器、つまり200のキャビティが必要だと言っているのですね。
Julien: ええ、それがこの技術の目的です。この技術について興味深いことの1つは、2024年の論文に戻ることもできます。私たちは単一のキャビティで量子誤り訂正を行うことができます。2024年のそのシステムのパフォーマンスを見ると、実世界のアプリケーションという点では、必要なレベルではありません。だから、量子誤り訂正などをまだ改善する必要があります。そのシステムの素晴らしい点は、システムのフットプリントを増やすことなくこれを行う方法があることです。これが私が言及したマルチモードコードアプローチです。例えば、単一のキャビティでより良いコードを構築することがこれを行う1つの方法ですが、全面的に改善も行っています。Yuvalがおっしゃるように、このシステムの本当の目的は、1対1の比率と呼ぶものを本当に達成することです。つまり、1つのキャビティが誤り訂正された量子ビットであり、この構成要素で技術をスケーリングすることです。
Yuval: 2024年の論文について少し触れると、それは本質的に量子メモリだったのですか、それともゲートのような量子操作を示していましたか?
Julien: ええ、2024年のこの論文は量子メモリとしてのデモンストレーションでした。それ以降、さまざまな会議で発表したゲートを実行しました。そして、例えば私たちのブログページでは、これらの量子ビットのゲート動作も見ることができます。
Yuval: さて、次の質問は何かご存知ですよね。いつゲートを見ることができますか?
Julien: これで何が見られますか?私たちはすでにゲートを実証しています。これは私たちのウェブページで見ることができます。私の後ろの写真も、4量子ビットシステムの写真だと思います。これは今年稼働予定で、パートナーと協力して、これらすべてのゲートで動作させるだけでなく、誤り訂正された量子ビットで直接作業することも意図しています。これは今年、そのシステムの最初のリリースであり、もっと公に言えば。
Yuval: 2024年のデモでは、ポストセレクションも使用しましたよね?それとも100%エラー訂正でしたか?
Julien: 100%エラー訂正です、ええ。ポストセレクションはありません。その層についても改善しました。当時、私たちが内部で追跡している1つのメトリックがあると思います
