AWSのOcelotチップは量子ビットに誤り耐性を組み込み、誤り訂正コストを最大90%削減

2025年2月、Amazonはわずか数カ月の間に量子チップを発表した3番目のテック大手となり、シュレーディンガーの猫にちなんで名付けられた、いわゆる猫量子ビットに基づくプロトタイプ「Ocelot」を公開した。狙いは量子コンピューティング最大の障害の一つである。熱、振動、携帯電話やWi-Fiからの電磁干渉、さらには宇宙線によって引き起こされる誤りである。

フランス企業Alice & Bobが開拓した技術である猫量子ビットは、周囲に訂正のコストを払うのではなく、量子ビット自体の設計に誤り耐性を組み込むことで機能する。Ocelotは14の主要構成要素の中に5つの猫量子ビットを搭載しており、Amazonによればこのチップは現在の手法と比べて誤り訂正コストを最大90%削減できる可能性がある。この成果はNatureに掲載されており、InriaのMazyar MirrahimiはOcelotを、ハードウェア効率の高いフォールトトレラント量子計算に向けた重要な一歩と呼んだ。

この発表は業界の転換期の真っただ中に位置する。IDCのリサーチマネージャーであるHeather Westは、公開前に説明を受け、この結果をブレークスルーではなく前進と呼び、業界が量子ビットの数を数えることから、規模で使えるシステムを作ることに移行しつつあり、それはマシン内部で誤り訂正を解決することを意味すると指摘した。英国国立量子コンピューティングセンター所長のMichael Cuthbertは、チップサイズ、エネルギー消費、システムの複雑さにおいて大きなオーバーヘッドなしに誤り訂正を可能にする仕組みを歓迎した。

AWSの最終目標は、量子コンピューティングをクラウドサービスとして提供し、それをAmazon自身の物流に向けることである。AWSセンターのOskar Painterは、世界の物流最適化が1%改善するだけで大きな金額的価値があり、量子がそれをより効果的かつリアルタイムに実現できると指摘する。時期について、彼は現在、実用的なマシンまで約10年という「野心的な日付」をますます現実的だと呼んでいる。5年前なら20年か30年と言っていただろうと述べた。

ハードウェアのボトルネックを攻撃する。猫量子ビットは誤りに本来的に耐えるよう設計されており、フォールトトレランスが大量の追加量子ビットのコストを要することを止める。

誤り訂正は量子スケーリングの隘路であり、量子ビットの内部でそれを攻撃することは業界の真のボトルネックを攻撃することになる。

誤り耐性をハードウェアに組み込むことは、訂正のオーバーヘッドを設計と引き換えにする。Amazon自身の見積もりによれば最大90%安価になる。

AWSには最初の顧客が最初から存在する。自社のグローバル物流ネットワークであり、そこでは1%の最適化でも大きな金額的価値がある。

欠陥が修復するには破滅的なものである場合、その欠陥がほとんど発生しないように構成要素を再設計する。誤り耐性は誤り訂正に勝る。

この成果はNatureに掲載されており、専門家は方向性を支持しつつ、スケーリングは依然として難しいと警告している。Painterは、現在の実験的システムをスケーリングするのが容易でないことに「100%」同意した。同じ四半期にはMicrosoftとGoogleから実験的なチップの発表があり、業界は量子ビット数から、重要となる指標としての誤り訂正へと軸足を移しつつある。