中性原子量子コンピュータ|中国の最新エコシステム、1.1万原子トラップと商用化状況

Quantum Computing Report アメリカ
概要
中国の中性原子量子コンピューティングにおいて、11,000個以上の原子トラップや2量子ビットゲート忠実度99.8%超えなど、物理パラメータで世界トップレベルの性能が達成された。学術面ではAIを用いた高速原子再配置やメタ表面チップによる大規模アレイ構築が進み、産業面ではラックマウント型の商用ハードウェアが登場している。ハードウェアのスケールアップと物理性能では西欧に匹敵または凌駕しつつあるが、システムレベルの量子誤り訂正(QEC)には依然として課題が残る。
詳細

主要成果

中国の中性原子量子コンピューティング分野において、物理的なハードウェア性能とスケールアップで世界的なベンチマークを達成した。具体的には、2量子ビットゲート忠実度で99.8%を超える性能を実現し、メタ表面(metasurface)を用いた手法では、18,225サイトの光学グリッドにおいて平均11,022個の中性原子を安定してトラップすることに成功した。また、AI駆動の高速空間光変調器(SLM)を用いることで、2,024個の原子からなる欠陥のない2Dおよび3Dアレイを60ミリ秒という短時間で構築し、2量子ビットゲート忠実度99.84%を記録している。

技術・詳細

学術的なブレークスルーは複数の大学で報告されている。清華大学のZhai Hui氏らのグループは、真空チャンバー外に配置した直径2cmの平面メタ表面チップを使用し、従来の顕微鏡対物レンズの制約を克服して1万原子規模のトラップを実現した。また、グラフニューラルネットワークを用いた再配置アルゴリズム「Zhui Feng」により、ソート時間を20ミリ秒未満に短縮している。中国科学技術大学(USTC)のPan Jianwei氏らのグループは、2026年に回路中での非破壊的な補助読み出しとフィードバック制御を実証した。さらに、復旦大学はNP困難な計算問題向けに、損失率1%未満の並列原子輸送を用いた量子アニーリングアーキテクチャを構築し、中国科学院(CAS)の精密測定科学技術イノベーションアカデミー(APM)は、異核種(87Rb–85Rb)のもつれゲートや光ファイバーアレイ構造を開発している。

商用化の現状

産業界では、ベンチャーキャピタルの支援を受けたスタートアップによる商用ハードウェアの開発が加速している。中科庫源(Zhongke Kuyuan)は、2026年に商用機「Hanyuan 2」を発売した。このシステムは500以上の光ピンセットをサポートし、コヒーレンス時間(T2)300ms超、単一量子ビット忠実度99.9%超、2量子ビット忠実度99%超を達成している。標準的なサーバーラックに収まり、消費電力7kW未満、部品の国産化率は80%以上に達している。また、太一良生(Taiyi Liangsheng)は、より長いコヒーレンス時間を持つイッテルビウム(171Yb)プラットフォームに特化し、論理量子ビットの実証に向けて4億元(約5,600万ドル)以上の資金を調達した。良一万象(Liangyi Wanxiang)は、2027年までに1,000量子ビットのフォールトトレラントプラットフォームを目指しており、中斉物理(Zhongqi Wuliang)は100万個のピンセットを持つメタ表面光学チップの検証を行っている。

今後の展望と課題

中国はハードウェアのスケール、再配置の低遅延、物理ゲートの忠実度といった物理的な能力において、西欧諸国との差を埋め、一部では追い越した状態にある。レーザーシステムや真空チャンバーなどのサプライチェーンも成熟しつつある。しかし、システムレベルの量子誤り訂正(QEC)や、実用的なアルゴリズムのフォールトトレランス(耐故障性)においては、依然として米国などの先行プログラムに後れを取っている。今後は、物理層の高性能化をいかにして論理量子ビットの制御と誤り訂正へと昇華させるかが焦点となる。

元記事: https://quantumcomputingreport.com/review-unpacks-chinas-surging-neutral-atom-ecosystem-world-record-arrays-commercial-systems-and-scaling-milestones/

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