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日本要全球率先實作「冷原子」量子電腦商用

2024-02-28科學

為了實作下一代高速電腦——量子電腦的商用化,日本國內產業和學術界將於2024年度成立新公司。產業界有富士通、日立制作所和NEC等10多家企業參與,力爭在2030年之前實作新方式的高效能商用機。將利用日本具有優勢的自主技術,加強未來的產業競爭力和經濟安全保障。

新公司將在作為日本國家研究機構的日本自然科學研究機構分子科學研究所(簡稱分子研)的主導下成立。將制造被稱為「冷原子方式」的新型量子電腦。計劃首先在2026年度制造出試制機,2030年度前在全球率先提供真正的商用機。

分子研最近成立了旨在推進商業化的聯合體。日本政策投資銀行、富士通、日立、NEC和濱松光子(Hamamatsu Photonics)等10多家企業參與其中。各企業將透過向新公司出資等,在人力和技術方面提供支援。

新公司的總部設在分子研所在的愛知縣岡崎市。管理層將以分子研的成員為中心,公司名稱和企業的出資條件等將在今後敲定。量子電腦有望瞬間解決對超級電腦來說存在困難的問題,為了實作量子電腦的實用化,將建立與產業界合作的體制。

推進開發的冷原子方式的量子電腦將冷卻到接近絕對零度的銠原子作為屬於基本單位的「量子位」,透過操控其狀態實施計算。銠原子非常適合於創造計算所需的狀態。

冷原子方式的課題是作為計算基礎的操控需要較長時間,但分子研的大森賢治教授等人利用自主的激光技術,使這種基本操作能以10納秒(納秒為10億分之1秒)以下的短時間內超高速實作,相關成果2022年在英國【科學】雜誌上發表。

在海外,美國哈佛大學和該大學相關人士等設立的新興企業QuEra Computing正在研究冷原子方式。目前,分子研和哈佛大學等陣營將形成兩強。分子研力爭以成立新公司為契機加速開發。

日本產學聯合推進開發、力爭實作商用化的「冷原子方式」量子電腦

從量子電腦來看,2019年美國谷歌在約3分鐘內解決了用超級電腦需要1萬年才能解決的問題,實作預期提高。不過,這一成果以實驗用的特殊問題為物件,在套用於材料和藥物的開發、金融領域的高級別計算方面仍面臨很多課題。

谷歌和與該公司形成競爭的美國IBM采用以沒有電阻的「超導」電路進行計算的方式。超導方式是日本的理化學研究所等研究的目前的主流。隨著采用冷原子方式的新公司的成立,日本國內正逐漸形成能與世界形成競爭的體制。

據稱,冷原子方式與超導方式相比具有更高的量子位的穩定性,在應對復雜計算的量子電腦大規模化方面也具有優勢。另一方面,與很多企業啟動著眼於未來套用的研究的超導方式相比,在實用化的舉措方面落後。另外,與超導方式相同,還存在克服計算時產生的錯誤等技術課題。

波士頓咨詢公司(BCG)預測稱,到技術成熟的2035年前後,量子電腦將創造高達8500億美元的經濟價值。美國企業也計劃在2030年前後實作高效能量子電腦。

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