2026年9月25日
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三菱电机

量子计算机的扩展,关键在于控制部件

AI 绘制的示意图

量子计算机的实用化,受阻的不只是量子比特的数量。三菱电机将开始开发操控原子的激光器,以及能在极低温下放大信号的小型部件。如果能够在不破坏大量量子比特的情况下对其进行控制,就能更接近可用于物流等领域的大型机器,但下一项要求是让整个系统超过传统机器。

量子计算机不是只要增加量子比特就能马上派上用场的机器。量子比特的状态很容易因噪声而遭到破坏,要发现并纠正错误,就必须同时测量和精细操控大量量子比特。因此所需的控制装置尚未完善。医疗、物流和材料开发等领域,正等待量子计算能够用于处理超过传统计算机能力的工作。

只增加数量,还不能成为计算机

量子比特是利用量子状态进行计算的部件。不过,并不是只用一个量子比特就能进行实用计算。在称为纠错的机制中,要保护一个逻辑量子比特,需要大量物理量子比特,以及测量和控制机制。三菱电机认为,扩大到百万量子比特级别是一个重要课题。

不同技术路线的控制难度也不同。在中性原子型和离子阱型量子计算机中,用激光逐个操控大量原子时,激光的输出功率和稳定性、布局以及指令延迟都会成为问题。在超导型量子计算机中,量子比特被置于极低温环境。连接室温与制冷机的线路、发热,以及读出信号的放大,都会成为增加数量的障碍。

支撑大规模化的两种部件

三菱电机于2026年9月17日宣布,已入选NEDO项目的两项研发计划。公司并不是要完成一台量子计算机,而是要开发用于扩大多种技术路线规模的控制部件。

面向中性原子型和离子阱型量子计算机,公司将利用加工机用激光器技术和基于FPGA的低延迟控制技术,制造能够操控大量量子比特的高功率、高稳定性激光系统。FPGA是一种能够快速处理指令的电子部件。

面向超导型量子计算机,公司将利用微波IC技术,开发能够在极低温下运行的小型放大器。放大器是将来自量子比特的微弱读出信号放大到可以处理的程度的部件。公司将与日本产业技术综合研究所等机构合作,验证相关技术。

未来能在调度室里使用吗

如果能够证明这些部件既能在不破坏大量量子比特的情况下对其进行控制,又易于制造,那么在扩大规模时,控制装置所带来的限制就会减小。例如,在横滨的物流中心调度室,工作人员无需等到第二天早上,就能比较包含大量配送条件的计划,并重新安排可能延误的班次。这是大型量子计算机展现出实际应用优势、使用费用和运行复杂度也降到较低水平时可能出现的场景。

不过,仅凭部件本身并不会开启产业应用。必须证明包括纠错在内的整个系统,在处理能力和计算精度方面都优于传统计算机。在争夺量子比特数量之前,真正受到考验的是能否量产那些在不破坏量子比特的情况下驱动它们的控制部件。

来源

三菱电机《启动面向量子计算机大规模化的研发》