量子インターネットの構成要素が注目を集める?

量子インターネットの構成要素が出現しつつある

量子コンピューティングは、増加したキュービット数から量子ネットワーキングの開発、全く新しい物質状態、量子ネットワーキング用オペレーティングシステム、さらにはAIトレーニングにおける最初のユースケースの発見に至るまで、技術のさまざまなサブセクションで大きな進展を遂げています。

もう一つ注目すべき分野は、量子光源の開発です。これは、光子の対がエンタングル（量子もつれ）した状態で放出される光であり、エンタングルした粒子は分離していても相互作用し続け、量子特性を伝達します。

このエンタングルは量子コンピュータ間のネットワーキングに不可欠であり、量子光源だけが量子データを一方のコンピュータから他方へ運ぶことができます。

これまで、信頼性の高い量子光源の作成は困難でした。一つの選択肢は、イリノイ大学の研究者が最近開発した高収率の非線形光学を利用することです。

別の選択肢は、半導体ガリウムナイトライドに依存することです。これはすでにチップやレーザーで使用されていますが、まだ開発途上です。

新たに有望なオプションとして、希土類元素エルビウムを用いる方法が登場しています。これは、EQUAL イニシアチブ（エルビウムベースのシリコン量子光源）として、ドイツ・デンマークの共同研究により、Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) と デンマーク工科大学 (DTU) が開発しました。

エルビウムが量子ネットワーキングに重要な理由

エルビウムは希土類元素（原子番号68）で、主に蛍光特性のために使用されます。

改良されたエルビウムガラスや結晶は、レーザー 光増幅器として光ファイバーで伝送される信号を増幅するために使用されます。また、外科手術や歯科（Er:YAGレーザー）で使用されるレーザーにも利用され、強力ながら非常に表面的なレーザーエネルギーを提供します。

エルビウムは主に希土類が豊富な鉱石から採取され、しばしばトリウムが多く含まれる鉱床と関連しています。

エルビウムの光放出能力は量子用途に理想的であるはずですが、光刺激に対する反応が十分に強くないため、現在の形態では光源と量子チップ・メモリ間で大量の量子情報が失われてしまいます。

“One of the toughest goals is to integrate quantum light sources with quantum memories. This seemed unrealistic just a few years ago, but now we see a path forward.”

Søren Stobbe – Professor at the Technical University of Denmark (DTU)

ナノフォトニクスがエルビウムの量子ポテンシャルを解き放つ方法

デンマーク工科大学の研究で画期的な進展がありました。彼らはエルビウム光放出体と商業的に製造されたシリコンナノフォトニックデバイスを組み合わせる新しいナノフォトニック技術を開発しました。

この手法はエルビウム光放出体を商業的に製造されたシリコンナノフォトニックデバイスと統合します。

出典: HZDR

これにより、CMOS技術を用いたウェーハスケールで製造可能な長寿命量子メモリへの道が開かれました。

“We intend to use advanced ion beam techniques to implant erbium atoms into tiny silicon structures and study how using ultra-pure silicon can improve their performance.”

Dr. Yonder Berencén – Professor Institute of Ion Beam Physics and Materials Research at HZDR.

これらの量子システムは、量子ネットワーキングや通信以外にも、極めて低消費電力の統合フォトニクスや新しいナノファブリケーション手法など、さまざまな応用が可能です。

技術的ビジョンは、DTU のナノフォトニックチップと材料、ナノエレクトロメカニクス、ナノリソグラフィ、量子システムにおける独自技術を組み合わせることに基づいています。現在、さまざまなタイプの量子光源がありますが、量子メモリと互換性がないか、光ファイバーと互換性がありません。

Søren Stobbe – Professor at the Technical University of Denmark (DTU)

エルビウムベースの量子光の実世界での応用

これらのプロジェクトの最も重要な応用は、エルビウムが光ファイバー通信で使用される波長と互換性があるため、量子コンピュータのネットワーキングにあります。

光ファイバーの通常ネットワークが量子情報と通常のテレコムデータを同時に伝送できることが最近実証されましたので、既存の光ファイバーインフラを活用できることは、量子ネットワークを経済的に実現可能にする上で重要です。

この研究は、今日の技術に統合可能な量子デバイス構築の基盤を築くでしょう。

Dr. Yonder Berencén – Professor Institute of Ion Beam Physics and Materials Research at HZDR.

この研究は、Beamfox Technologies ApS（ナノテクノロジー）とLizard Photonics ApS（統合フォトニクス）の支援と装置により実施されました。

量子コンピューティングへの投資

Honeywell / Quantinuum

Quantinuum は Honeywell Quantum Solutions と Cambridge Quantum の合併の結果として誕生しました。

Honeywell は同社の過半数株主（おそらく 52% の所有）を保持しており、5 億ドルの事前評価で 3 億ドルの資金調達ラウンドを完了しています。創業者 Ilyas Khan は約 20% の株式を保有していると報じられています。他の株主には JSR Corporation、Mitsui、Amgen (AMGN ) 、IBM、JP Morgan が含まれます。

将来的に Quantinuum の IPO が検討されており、企業再編の一環として 最大 200 億ドルの価値 と見込まれ、2026 年から 2027 年の間に実施される可能性があります。

量子コンピューティングは Honeywell の主力事業ではなく、航空宇宙、オートメーション、特殊化学品・材料が中心です。

しかし、これらの領域は量子コンピューティングから恩恵を受ける可能性があり、特に計算化学や量子サイバーセキュリティは、Honeywell に競合他社に対する優位性をもたらすでしょう。

同社の主力モデルは H2 で、56 キュービットのトラップイオンチップを搭載し、2 量子ビットゲート忠実度は 99.895% です。

同社は、できるだけ多くのキュービットを追加するだけでなく、エラーの極めて少ない高品質コンピューティングを追求し、いわゆる「フォールトトレラント量子コンピューティング」を実現しています。

このアプローチは「より良いキュービット、より良い結果」と呼ばれ、同等数のキュービットで 100〜1,000 倍の信頼性向上をもたらします。

出典: Quantinuum

これは、国防企業 Thales（HO.PA -0.96%）がQuantinuum とすでに協業しているほか、国際銀行 HSBCやJP Morganとも連携している点で、緊急に必要とされる量子耐性暗号に大きな影響を与える可能性があります。

Quantinuum は独自の量子計算化学プラットフォームInQuantoも提供しており、医薬品、材料科学、化学、エネルギー、航空宇宙分野で活用できます。

多くの量子コンピューティング企業と同様に、Quantinuum は Helios という「ハードウェア・アズ・ア・サービス」を提供し、ユーザーはシステム運用の複雑さに直面することなく量子コンピューティングの恩恵を受けられます。

Quantinuum は 2024 年 11 月にドイツの Infineon と提携を発表し、欧州最大の半導体メーカーである同社は統合フォトニクスと制御エレクトロニクス技術を持ち込み、次世代トラップイオン量子コンピュータの開発を支援します。

統合フォトニクスと量子ネットワークが実用化に近づく中、この提携が Quantinuum の将来にとっていかに重要かが明らかになっています。

この時点で、同社の次なるステップは世界初の AI 特化型フォトニクス量子チップのリリースになると見られます。

今後数か月で、Quantinuum は進行中の協業から得られた成果を共有し、生成 AI における量子駆動の画期的な可能性を示すでしょう。

革新的な Gen QAI 機能は、金属有機骨格（MOF）を用いた薬物送達を強化・加速し、より効率的で個別化された治療オプションへの道を開きます。詳細は Helios のローンチ時に発表されます。

この出版物での発表は、Quantinuum における AI と量子コンピューティングの急速な進展に関する一連のニュースの一部です。

さらなるユースケースが続くことで、同社の将来価値が大幅に向上し、結果として Honeywell のスタックと投資家が得られる潜在的利益も増大するでしょう。

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