超高速量子計算のための世界最速４３ギガヘルツ リアルタイム量子信号測定に成功
～５Ｇ時代の超高速光通信テクノロジーと光量子テクノロジーの融合によるスーパー量子コンピューター実現へ～
更新日：2023.03.08
ポイント
- 莫大な投資と技術蓄積がなされてきた超高速光通信テクノロジー（５Ｇテクノロジー）と、光量子プロセッサーを融合させ、光量子コンピューターを高速化する新技術を開発しました。
- 開発した光パラメトリック増幅器を用いることで、超高速光通信用ディテクターが量子測定に適用可能となり、世界最速の４３ギガヘルツ帯域でリアルタイムな量子測定に成功しました。
- これを５Ｇテクノロジーの１つである波長分割多重化技術（ＷＤＭ技術）と組み合わせることで、マルチコア光量子コンピューターを構成することができ、スーパー量子コンピューター実現への道を開きました。
日本電信電話株式会社は、東京大学、理化学研究所と共同で、５Ｇに代表される最先端の商用光通信テクノロジーを光量子分野に適用させる新技術を開発しました。これにより、光通信用検出器を用いて世界最速の４３ギガヘルツ リアルタイム量子信号測定に成功しました。
本成果は従来の量子コンピューター開発手法を、空間的な並列化と微細加工によるチップ化を基軸とした古典コンピューター開発の系譜から、時間と波長による並列化と高速化が可能な光通信システム開発の系譜へと一新するパラダイムシフトをもたらします。
本技術は、１０ギガヘルツ超クロック周波数で動作する高速量子計算の実現に大きく寄与するだけでなく、近年の超高速光通信技術の１つである波長分割多重化技術（ＷＤＭ技術）と組み合わせることで装置規模をそのままに、光量子コンピュータープロセッサーのマルチコア化を可能とします。将来的には１００ギガヘルツ帯域の高速性と、１００コアの並列性を兼ね備えたスーパー量子コンピューターの実現を目指します。
本研究成果は、２０２３年３月６日（米国時間）に米国科学誌「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」において掲載されます。
本研究は、科学技術振興機構 ムーンショット型研究開発事業 ムーンショット目標６「２０５０年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現」 （プログラムディレクター：北川 勝浩 大阪大学 大学院基礎工学研究科 教授） 研究開発プロジェクト「誤り耐性型大規模汎用光量子コンピュータの研究開発」（プロジェクトマネージャー（ＰＭ）：古澤 明 東京大学 大学院工学系研究科 教授）による支援を受けて行われました。