Amazonが新しい量子チップ「Ocelot」を発表、従来よりはるかに低いコストで商用量子コンピューターの実現を目指す

Amazon Web Services(AWS)が、量子誤り訂正の実装コストを現行のアプローチと比較して最大90％削減できるという量子コンピューティングチップ「Ocelot」を発表しました。

Amazon's new Ocelot chip brings us closer to building a practical quantum computer
https://www.aboutamazon.com/news/aws/quantum-computing-aws-ocelot-chip

Hardware-efficient quantum error correction via concatenated bosonic qubits | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7

Amazon announces Ocelot quantum chip - Amazon Science
https://www.amazon.science/blog/amazon-announces-ocelot-quantum-chip

Take a look inside AWS's quantum computing lab - YouTube

Ocelotは、AWSの量子誤り訂正アーキテクチャの有効性をテストするために設計された量子コンピューティングチップのプロトタイプです。

量子チップを使った量子コンピューターは従来のコンピューターに比べてはるかに優れた性能を発揮するとされていますが、環境のわずかな変化、つまり「ノイズ」の影響を非常に受けやすいという欠点があります。振動、熱、携帯電話やWi-Fiネットワークからの電磁干渉、あるいは宇宙線さえも量子ビットに干渉し、計算にエラーを引き起こす可能性があります。

この問題を解決するために量子コンピュータは量子誤り訂正という技術を採用しています。量子誤り訂正は、複数の量子ビットにまたがる量子情報を特別な符号化、つまり「論理」量子ビットの形で使用し、量子情報を環境から遮断することで発生したエラーを検出し修正することができるのですが、正確な結果を得るためには膨大な数の量子ビットが必要となるため、現在の量子誤り訂正のアプローチには膨大なコストがかかります。

こうした問題に対処するために開発されたのがOcelotです。通常の開発であれば「既存のアーキテクチャを採用してから誤り訂正を組み込む」というフローが採用されるところ、AWSの研究チームは最初から誤り訂正を第一の要件として量子ビットとアーキテクチャを選択したという点が特徴。AWSの研究チームは、特定の種類のエラーを抑制して量子誤り訂正に必要なリソースを削減する「猫量子ビット(Cat qubits)」を新たに設計し、この猫量子ビットと関連するコンポーネントをマイクロチップに詰め込みました。

Ocelotは2つのシリコン・マイクロチップで構成されています。各チップの面積はおよそ1平方センチメートルで、各シリコン・マイクロチップの表面には量子回路素子を形成する超伝導材料の薄い層があります。猫量子ビットは計算に使われる量子状態を保存するのですが、この仕組みは安定したタイミングで繰り返し電気信号を生成する「発振器」と呼ばれる部品に依存しています。AWSの研究チームは、発振器の性能を高めるため、シリコンチップ上で「タンタル」と呼ばれる超伝導材料を加工する方法を開発し、Ocelotに実装しました。

AWSの研究チームによると、Ocelotを実用ベースまでスケールアップする場合、既存のアプローチの10分の1のコストで実現できる可能性があるとのことです。

AWSは「本日の発表は有望なスタートではありますが、Ocelotはまだプロトタイプであり、量子研究への投資を継続してアプローチを改良していくことを約束します。Ocelotアーキテクチャーに従って作られた量子チップは誤り訂正に必要なリソースの数が劇的に減少するため、実用的な量子コンピューターの実現を最大5年早めることができると考えています」と述べました。