最近のMicrosoftは、OpenAIとの提携によって「Copilot」や「Bingチャット」など、AI関連の発表を矢継ぎ早に行っており、生成AI関連に全力投球をしているようにも見えるが、忘れてはならないのが、量子コンピュータ関連の研究だ。

Microsoftはこの分野への投資も継続しており、本日、同社の研究者たちが数年来取り組んできたトポロジカル量子ビットを用いた独自の量子スーパーコンピューター構築のロードマップを発表した。

Microsoftは、その最初のマイルストーンであるマヨラナ粒子と呼ばれる準粒子の生成と制御はすでに達成したとしている。同社によれば、これは量子コンピューターの基本部分である、ハードウェアで保護された量子ビットを作るための第一歩だという。

マヨラナ量子ビットは（特に従来の技術に比べて）非常に安定しているという利点があるが、作成が非常に難しいという欠点もある。Microsoftは、他社のアプローチとはことなり、この技術に賭けていたが、このマイルストーンを最初に発表してから1年後の今、チームは、量子スーパーコンピューターへの道筋の最初のマイルストーンを本当に達成したことを立証する新しい査読付き論文を『Physical Review B』誌に発表している。ここまで来るのに、Microsoftは、この研究を最初に発表した1年前よりも多くのデバイスとはるかに多くのデータから結果を示した。

「今日、私たちは本当に基礎的な実装レベルにいます。中間スケールの騒々しい量子マシンがあります。それらは物理的な量子ビットを中心に構築されており、実用的で有益な何かをするのに十分な信頼性はまだありません。科学にとっても、商業産業にとってもね。私たちが産業として到達しなければならない次のレベルは、回復力のあるレベルです。物理的な量子ビットだけでなく、物理的な量子ビットをエラー訂正コードに変換し、論理的な量子ビットとして使用できるようにする必要があるのです」。TechCrunchのインタビューで、Microsoftの先端量子開発担当副社長Krysta Svore氏は、この到達点に達するには、1秒間に100万回の信頼性の高い量子演算を実行でき、1兆回の演算に1回の故障率で済む量子コンピュータが必要だと主張している。

次のステップは、ハードウェアで保護された量子ビットを作ることである。これらの量子ビットは小さく（一辺が10ミクロン以下）、1量子ビットの演算を1マイクロ秒以内に実行できるほど高速になる。その後、チームはこれらの量子ビットをエンタングルし、ブレイディングと呼ばれるプロセスで動作させることを計画している。

そこから、より小さなマルチ量子ビット・システムを構築し、完全な量子システムを実証することになる。

また、量子ビットは外部からのわずかな影響にも敏感に反応するため、正確な結果を出せる量子コンピューターを作るのは難しい。Microsoftは、この種のコンピュータのための新しい測定法として、信頼性の高い1秒あたりの量子演算量（rQOPS）を考案したという。

量子ビットの性能だけでなく、システム全体の性能を考慮するため、アルゴリズムが正しく実行される保証があります。

我々の業界はまだNISQ時代から移行していないため、現在の量子コンピュータはすべてレベル1でrQOPSはゼロです。最初の量子スーパーコンピューターは、少なくとも100万rQOPSが必要であり、インパクトのある化学や材料科学の問題を解決するためには、10億rQOPS以上にスケールアップする必要があります。

Svore氏は、同社の量子コンピューティング・ロードマップの最後の部分を達成するには10年もかからないだろうと述べた。その一方で、Microsoftの最大のライバルであるGoogleを含む他の企業も、Microsoftの努力を上回るかもしれない独自の量子スーパーコンピューターを実現しようとしている。

ロードマップの共有に加え、Microsoftは本日、ハイパフォーマンス・コンピューティング、AI、量子を組み合わせることで科学的発見を加速するプラットフォーム「Azure Quantum Elements」と、科学者（および学生）が量子関連の計算やシミュレーションを生成するのを支援する特別に訓練されたAIモデル「Copilot for Azure Quantum」も発表した。

Sources

• Official Microsoft Blog: Accelerating scientific discovery with Azure Quantum
• via TechCrunch: Microsoft expects to build a quantum supercomputer within 10 years