QphoX社、Rigetti Computing社、および英国国立量子コンピューティングセンター（NQCC）は、超伝導量子プロセッサ内のすべての量子ビットの光学的読み出しを開発・実証する共同プロジェクトを開始しました。RVOとInnovate UKによるEurekaネットワークを通じて資金提供された33ヶ月のプログラムは、マイクロ波-光変換を通じて単一の超伝導量子ビットの光信号による読み出しに成功した先行研究を基盤としています。この手法は、従来のマイクロ波増幅器を光ファイバーリンクに置き換えることで、熱的および配線面で大きな利点を提供します。
新プロジェクトでは、QphoX社のマイクロ波-光変換技術をスケールアップし、オックスフォードシャーのNQCC施設で運用されるRigetti社の9量子ビットNovera™ QPUと統合します。この設定により、研究者たちは多チャンネル光学読み出しを検証し、大規模量子コンピューティングアーキテクチャにおける熱負荷と配線の複雑さを大幅に削減する可能性を探ることができます。Rigetti社のシステムのモジュール性により、パートナー技術の統合が可能となり、よりスケーラブルな量子コンピューティングプラットフォームを実現します。
成功すれば、この研究は大きな極低温インターコネクトを排除し、受動的な熱負荷を大幅に削減することで、スケーラブルな超伝導量子コンピューティングの主要な障壁を取り除くことができます。また、光ファイバーネットワークを使用してモジュール式量子プロセッサを相互接続し、フォールトトレラントコンピューティングに不可欠な分散アーキテクチャを実現する基盤を整えます。高忠実度の変換がすでに実証されている中、焦点はシステムレベルの統合に移り、これにより省エネルギーで光学的にネットワーク化された量子システムへの移行が加速する可能性があります。
背景
超伝導量子プロセッサは、極低温環境で動作するため、従来のマイクロ波信号の伝送には多くの配線が必要でした。これにより、外部からの熱が内部に侵入し、量子ビットの安定性を損なう要因となっていました。本プロジェクトで注目される「マイクロ波-光変換」は、この課題を解決する技術です。量子ビットから出力されるマイクロ波信号を光信号に変換し、光ファイバーを通じて伝送します。光は熱を伝えにくく、かつ細いケーブルで多数の信号を扱えるため、配線の複雑さと熱的負荷を大幅に削減できます。
また、「極低温インターコネクト」とは、絶対零度付近の極低温空間と室温空間を結ぶ物理的な接続部分のことです。通常、ここから熱が流入するため、量子コンピュータのスケーラビリティ（規模拡大）の主要な障壁とされてきました。光信号による読み出しが成功すれば、この大きな熱源となるインターコネクトを排除でき、より大規模な量子コンピューティングの実現に近づきます。
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2025年5月6日
