NEC公司3月17日宣佈，爲實施量子電腦之一的量子退火機，利用可進行高精度計算的超導參變器全球首次開發出了容易實施多位元化的基本單元，併成功驗證了退火操作。該公司表示，此次的成果朝着實施量子退火機的方向更進了一步。
圖1：實證成功的基本單元圖片（左）和擴展後的示意圖（右）（供圖：NEC）
對於解決複雜的社會課題，從大量選項中推導出最優組合的組合最適化至關重要。NEC 於1999年開發出了用於門式量子電腦的超導量子位元，利用該技術推進了可以高速高精度解決組合最適化問題的、採用超導參變器的量子退火機研發。
量子退火機是利用量子力學定律探索代價函數的最小能態的電腦，其中最小能態是組合最適化問題的解決方案。在逐漸降低能量的同時探索最小能態的計算方法與金屬的退火處理相似，因此被稱爲量子退火機。
另外，超導參變器是由約瑟夫森元件和電容構成的超導諧振電路。透過以約爲共振頻率2倍的頻率調變電路，能在0或π的相振盪，這些不同相的振盪狀態的疊加可以作爲量子位元使用。
圖2: 三維結構概要圖（供圖：NEC）
量子位元的壽命（決定可進行高速運算的時間上限）遠遠高於磁通量子位元，因此有望提高一定時間内的計算精度。
此次，NEC利用自主開發的超導參變器和電路耦合技術，開發出了容易實施多位元化的LHZ方式的基本單元，儘管規模較小，但全球首次透過量子退火成功解決了組合最適化問題。
LHZ方式是三位提案者的名字首字母縮寫。爲解決隨着位元數增多，硬體全耦合變得困難的課題，三個人提出方案，Parity Quantum Computing公司將其隊形變換成了LHZ方式。這是一種可以僅透過最近的量子位元之間的耦合來處理全耦合問題的轉換方式，只需以瓷磚狀鋪設由4個量子位元和中央耦合電路構成的基本單元，就能輕鬆實施多位元化。
NEC此次還開發了可將這種以瓷磚狀排列的各基本單元與外部設備有效連接起來的三維結構技術，並全球首次驗證了超導參變器在這種結構下的運行。
NEC是接受NEDO（新能源產業技術綜合開發機構）的委託，推進使用超導參變元件的量子退火機開發的，並計劃2023年之前實施量子退火機，目前正進行旨在提高全耦合狀態的超導參變器整合度等的研發。NEC打算以此次的成果爲基礎，進一步加速量子電腦的開發。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
