2026年9月25日
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三菱電機

讓量子電腦增加的是控制零組件

AI 繪製的示意圖

阻礙量子電腦實用化的,不只是量子位元的數量。三菱電機將開始開發移動原子的雷射,以及能在極低溫下放大訊號的小型零組件。如果能在不破壞大量量子位元的情況下加以控制,就能更接近可用於物流等領域的大型機,但下一個條件是,整個系統必須超越傳統機器。

量子電腦不是增加量子位元後就能立刻派上用場的機器。量子位元的狀態很容易因雜訊而損壞,要找出並修正錯誤,就必須同時測量大量量子位元,並對它們進行精細操作。用於此目的的控制裝置目前仍未完善。醫療、物流和材料開發的現場,都在等待量子計算能夠用於處理勝過傳統電腦的工作。

只增加數量還不能成為電腦

量子位元是利用量子狀態進行計算的零組件。不過,並不是只靠一個量子位元就能進行實用計算。在稱為錯誤更正的機制中,為了保護一個邏輯量子位元,需要大量實體量子位元,以及測量和控制機制。三菱電機表示,擴大到百萬量子位元級是重要課題。

不同架構的控制難度也不同。在中性原子型和離子阱型架構中,用於逐一操作大量原子的雷射,其輸出功率與穩定性、配置,以及指令延遲都會成為問題。在超導型架構中,量子位元被置於極低溫環境。從室溫延伸到冷凍機的配線、發熱,以及讀出訊號的放大,都會成為增加數量的障礙。

支撐大型化的兩種零組件

三菱電機於2026年9月17日宣布,已獲選參與NEDO的兩項事業。它不是要完成一部量子電腦,而是要開發能讓多種架構實現大型化的控制零組件。

針對中性原子型和離子阱型架構,將運用加工機用雷射技術,以及以FPGA實現的低延遲控制技術,製作能操作大量量子位元的高輸出、高穩定性雷射系統。FPGA是一種能快速處理指令的電子零組件。

針對超導型架構,將運用微波IC技術,開發能在極低溫下運作的小型放大器。放大器是將來自量子位元的微弱讀出訊號放大到可處理程度的零組件。公司將與日本產業技術綜合研究所等機構合作,確認相關技術。

能在派車室使用的日子會到來嗎

如果能證明這些零組件可以在不破壞大量量子位元的情況下加以控制,而且容易製造,那麼在擴大規模時,控制裝置所造成的限制就會減少。例如在橫濱的物流中心派車室,負責人不必等到隔天早上,就能比較包含大量配送條件的計畫,重新安排可能延誤的班次。這是大型量子計算機展現實用上的優勢,且使用費用與操作複雜度已經降低時的情境。

不過,產業應用並不會只因零組件而開始。必須證明包含錯誤更正在內的整個系統,在處理能力和計算精度上都優於傳統電腦。在競逐量子位元數量之前,問題在於能否大量生產出不會破壞量子位元、又能讓它們運作的控制零組件。

來源

三菱電機「開始量子電腦大型化的研究開發」