検索ワード:量子コンピュータ
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- 量子コンピュータの実用化を加速する取り組み
- 計算機が扱う情報が爆発的に増加する中、将来にわたり、持続可能な計算機アーキテクチャの実現が求められている。本特集では、計算資源の1つでもある量子コンピュータに対して期待が高まる中、NTTが取り組む「量子コンピューティングシステムアーキテクチャ」の実現に向けた挑戦について紹介する。
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- 量子コンピュータのシステムアーキテクチャ実現に向けて
- IOWN(Innovative Optical and Wireless Network)時代のイノベーションの実現、例えば、デジタルツインコンピューティング(DTC)により未来予測を行うためには、超高速・超大規模な演算処理ニーズを満たすコンピューティング基盤が必要となります。そうしたニーズから、従来とは全く違う方式で演算を行う「量子コンピュータ」に注目が集まっています。NTTコンピュータ&データサイエンス研究所では、量子コンピュータの能力を最大限発揮するアーキテクチャ実現に向けた理論研究と、実用化に向けたシステム・ソフトウェア技術開発を両輪で取り組んでいます。
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- 超伝導量子コンピュータのシステムの設計と開発
- これまでに実現されてきた量子コンピュータをより大規模で実用的なサイズへ拡大しサービスとして提供するには、たくさんの量子ビットを制御可能にする方法と動作を記述する抽象化が必要となります。本稿では、2023年3月にローンチされた量子コンピュータにおける、量子ビットを制御しクラウドサービスとして利用可能にするまでの取り組みや難しさ、また、クラウドサービスの仕組みや今後の展望について解説します。
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- 誤り耐性量子コンピュータの早期実現に向けた取り組み
- 本稿では、誤り耐性のある量子コンピュータを早期に実現するための新しい取り組みを紹介します。符号化されたまま量子計算を行うときの効率化や量子アルゴリズムの新しい回路効率化手法、また誤り耐性量子計算に統計的な誤り抑制手法を併せて用いるなどの早期誤り耐性量子計算(Early-FTQC)に向けた新しい手法を紹介します。
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- 量子コンピュータの設計と開発
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- 量子コンピュータにおける計算高速性と信頼性のジレンマ――計算結果の正しさの効率的な検証技術による量子エラーの克服
- 量子コンピュータは、現在の古典コンピュータよりも高速な計算を可能にすると期待されています。一方で、量子コンピュータにはエラーが発生しやすいという実装上の課題があり、間違った答えを出力してしまう場合があります。そのため、信頼性の高い量子コンピュータを実現するためには、量子コンピュータの計算結果が正しいかを検証する技術が重要です。本稿では、この検証技術に関する私たちの研究を紹介します。
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- 連続量光量子コンピュータに向けた光技術
- 従来のコンピューティング技術では計算困難な問題を計算できるコンピューティング技術として量子コンピュータへの期待が高まっています。光量子情報処理技術は光子の特性を反映して常温で高速な操作が可能で、「量子もつれ」と呼ばれる量子状態を大規模に実現できるため、大規模汎用量子コンピュータを実現する技術として期待されています。本稿では、NTTがめざしている光ファイバ通信技術を基にした光量子コンピュータへの取り組みと量子光源などの光技術の動向を紹介します。
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- 量子コンピュータの能力を引き出すアルゴリズムとその検証技術
- 量子コンピュータは、既存の計算原理に基づく計算機の延長線上では得られない超高速な計算を実現し、情報処理に革命を起こすと期待されています。このためには、量子ハードウェアとともに、その能力を引き出すための量子アルゴリズムが不可欠です。本稿では、量子アルゴリズムとそれを支える量子回路最適化技術、および、その実行の信頼性を高めるための検証技術に関する最近の成果について紹介します。
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- 量子コンピュータ時代を見据えたセキュア光トランスポートネットワーク技術
- NTT技術ジャーナル2021年11月号にて、量子コンピュータ時代でも安全に光トランスポートを行う技術として、セキュア光トランスポートネットワークを紹介しました。本稿では、今後既存の暗号技術から耐量子セキュリティを持った暗号技術へ移行する際に重要であり、量子コンピュータ時代にも考慮する必要がある、クリプトアジリティ、マルチファクタセキュリティといった考え方を解説し、これらの考え方をセキュア光トランスポートネットワークに取り入れるための取り組みについて紹介します。
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- 量子コンピュータ時代に安全な通信を創出する暗号プロトコル研究
- 近年、従来のコンピュータとは根本的に異なる原理に基づく、量子コンピュータの開発が急速に進んできており、これを用いて現在実際に実用化されている暗号の多くが解読できてしまうことが分かっています。そのような脅威に対応するために、量子コンピュータを使っても解読することのできない「耐量子計算機暗号」が求められています。今回は、暗号を使ってこのような社会の課題を解決する研究について、山川高志特別研究員にお話を伺いました。
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- 高速光量子コンピュータ実現に向けた連続波・広帯域スクィーズド光源
- 近年、世界各国で汎用量子コンピュータの研究開発が加速しており、さまざまな手法が提案されています。NTTでは現在の光通信技術と同じように、伝搬する光の振幅・位相に情報を重畳させる光量子コンピュータの研究開発を進めています。この光量子コンピュータにおいてもっとも重要となるのが、量子性の源となるスクィーズド光源です。本稿では高速・大規模・汎用量子コンピュータ実現に向けた量子光源の研究開発に関して紹介します。
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- 量子コンピュータの小型化・高速化を実現する回路圧縮手法を開発
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国立情報学研究所とNTTは、大規模な量子コンピュータ上の計算回路の圧縮化とコンパイラ設計のための新しいアプローチを定式化しました。本手法を用いることで、量子計算サブルーチン回路を平均約70%圧縮することが可能となり、大規模量子コンピュータの開発に必要とされるリソースの低減化を実現しました。大規模量子コンピュータに必要とされる量子ビット数の大幅な削減と、計算時間の短縮化による量子コンピュータの高速化が期待されます。
本研究成果は、Phys. Rev. Xに米国東部時間2020年11月11日に掲載されました。
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- 量子コンピュータの実装技術の課題克服に向けた理論面からの取り組み
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- 量子コンピュータの設計に向けて
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- 究極の目標は新しい動作原理に基づく量子コンピュータの実現。自分を客観的に見つめ、存在価値を確認する
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NTT物性科学基礎研究所量子固体物性研究グループは、電子が持つ波動性や重ね合わせ、スピンといった量子力学的性質に加え、電子間の相互作用によって生じる多体効果や相関効果に注目し、それらを半導体や原子層物質のへテロ構造・ナノ構造を用いて生成・制御することで、ばらばらの電子では得られない新しい機能を持った量子デバイスや極限的な量子計測技術の開拓に臨んでいます。従来のデバイスでは使われていない電子の性質を利用することをめざして超低消費電力のデバイスや超高感度のセンサにつながるような物理現象を追究する村木康二 NTT物性科学基礎研究所 上席特別研究員に研究の進捗と研究者としてのあり方について伺いました。
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- 光量子コンピュータチップ実現に向けた高性能量子光源の開発に成功
- NTTは,国立大学法人東京大学と共同で,室温動作可能な将来の汎用光量子コンピュータチップに必須となる高性能な量子光源(スクィーズド光源)を実現しました.スクィーズド光とは量子ノイズが圧縮された光で,これを用いることで量子もつれをつくることができます.光量子コンピュータチップ実現には広い帯域と高い圧縮率を持った連続的なスクィーズド光が必要とされています.
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- オンチップ生体モデルを生み出す材料とセンシング技術
- 生体にやさしいソフトマテリアルのユニークな加工技術を創製し、バイオ材料と組み合わせることで、研究の幅とその応用可能性が飛躍的に高まりました。NTTが掲げる医療健康ビジョンの下、医療・医学への貢献に向けた新しい基盤技術が生み出されています。本稿では、NTT物性科学基礎研究所でのバイオ・ソフトマテリアル研究の最新の展開について紹介します。
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- IOWNサービス提供、普及拡大に向けたAPNコントローラ技術
- IOWN(Innovative Optical and Wireless Network)の基盤となるオールフォトニクス・ネットワーク(APN)は従来ネットワークと比較し高速大容量、低遅延、低消費電力という特徴を有しており、これらを最大限に活かしたサービスの早期提供、普及拡大をめざしています。また、これらの性能を備えた高品質なサービスを運用するためには、コントローラの役割の重要性が従来ネットワーク以上に増大しています。本稿では、APNコントローラ技術の主軸となるAPN制御機能およびAPN収集・分析機能、またIOWNサービスを実現するための付加価値機能について解説します。