さまざまな計算を何ステップでも実行できる万能な光量子プロセッサーを開発

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日本発「究極の大規模光量子コンピューター」実現に道

2021-11-13 東京大学,科学技術振興機構

ポイント
  • 2017年に発表した「究極の大規模光量子コンピューター」方式において、計算を行う心臓部となる独自の光量子プロセッサーの開発に成功。
  • 開発した光量子プロセッサーが、情報を乗せた1個の光パルスにさまざまな計算を複数ステップ実行できることを示し、従来の回路にない汎用性と拡張性を兼ね備えた万能な動作を実証。
  • 本プロセッサーは応用性も高く、どれほど大規模な計算も最小回路で実行できる「究極の大規模光量子コンピューター」への応用展開はもちろん、他の多彩な光量子技術の実現も加速。

近年、実用化へ向けて特有の強みを持つ、光を用いた量子コンピューターへの注目が高まっています。その中で、2017年9月、東京大学 大学院工学系研究科の武田 俊太郎 助教(当時)らは、どれほど大規模な計算も最小規模の光回路で効率良く実行できる「究極の大規模光量子コンピューター」方式を考案しました。今回、同大学院 工学系研究科の武田 俊太郎 准教授と榎本 雄太郎 助教らの研究チームは、「究極の大規模光量子コンピューター」方式の心臓部となる計算回路である独自の光量子プロセッサーの開発に成功しました。また、その光量子プロセッサーが、回路構成の変更なしに、情報を乗せた1個の光パルスにさまざまな種類の計算を複数ステップ実行できることを示しました。従来の光量子コンピューターの計算回路は、計算の種類の変更に回路の変更が必要となる汎用性の乏しいものであり、また複数ステップの計算には回路が複数個必要なため拡張性にも難がありました。今回、これらの欠点を克服した万能な光量子プロセッサーが実現し、その応用性の高さから、日本発のアイデアである「究極の大規模光量子コンピューター」方式への応用展開はもちろん、量子通信・量子センシング・量子イメージングなど多彩な光量子技術の実現を加速させるものと期待されます。

本研究の一部は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業(さきがけ)「量子の状態制御と機能化」(研究総括:伊藤 公平 慶應義塾大学 理工学部 教授/塾長)における「プログラマブルなループ型光量子プロセッサの開発」(研究者:武田 俊太郎 東京大学 大学院工学系研究科 准教授)の支援のもとに行われました。また、本研究の一部は文部科学省 ナノテクノロジープラットフォーム事業(分子・物質合成)により分子科学研究所 装置開発室の技術支援を受けました。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Programmable and sequential Gaussian gates in a loop-based single-mode photonic quantum processor”
<お問い合わせ先>

<研究に関すること>
武田 俊太郎(タケダ シュンタロウ)
東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻 准教授

<JST事業に関すること>
嶋林 ゆう子(シマバヤシ ユウコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ

<報道担当>
東京大学 大学院工学系研究科広報室
科学技術振興機構 広報課

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