NEC公司3月17日宣布，为实现量子计算机之一的量子退火机，利用可进行高精度计算的超导参变器全球首次开发出了容易实现多比特化的基本单元，并成功验证了退火操作。该公司表示，此次的成果朝着实现量子退火机的方向更进了一步。
图1：实证成功的基本单元图片（左）和扩展后的示意图（右）（供图：NEC）
对于解决复杂的社会课题，从大量选项中推导出最优组合的组合优化至关重要。NEC 于1999年开发出了用于门式量子计算机的超导量子比特，利用该技术推进了可以高速高精度解决组合优化问题的、采用超导参变器的量子退火机研发。
量子退火机是利用量子力学定律探索代价函数的最小能态的计算机，其中最小能态是组合优化问题的解决方案。在逐渐降低能量的同时探索最小能态的计算方法与金属的退火处理相似，因此被称为量子退火机。
另外，超导参变器是由约瑟夫森元件和电容器构成的超导谐振电路。通过以约为共振频率2倍的频率调制电路，能在0或π的相位振荡，这些不同相位的振荡状态的叠加可以作为量子比特使用。
图2: 三维结构概要图（供图：NEC）
量子比特的寿命（决定可进行高速运算的时间上限）远远高于磁通量子比特，因此有望提高一定时间内的计算精度。
此次，NEC利用自主开发的超导参变器和电路耦合技术，开发出了容易实现多比特化的LHZ方式的基本单元，尽管规模较小，但全球首次通过量子退火成功解决了组合优化问题。
LHZ方式是三位提案者的名字首字母缩写。为解决随着比特数增多，硬件全耦合变得困难的课题，三个人提出方案，Parity Quantum Computing公司将其发展成了LHZ方式。这是一种可以仅通过最近的量子比特之间的耦合来处理全耦合问题的转换方式，只需以瓷砖状铺设由4个量子比特和中央耦合电路构成的基本单元，就能轻松实现多比特化。
NEC此次还开发了可将这种以瓷砖状排列的各基本单元与外部设备有效连接起来的三维结构技术，并全球首次验证了超导参变器在这种结构下的运行。
NEC是接受NEDO（新能源产业技术综合开发机构）的委托，推进使用超导参变元件的量子退火机开发的，并计划2023年之前实现量子退火机，目前正进行旨在提高全耦合状态的超导参变器集成度等的研发。NEC打算以此次的成果为基础，进一步加速量子计算机的开发。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
