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NEXUS通信未来図

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基盤 / 1990s–現在

量子コンピュータ

Quantum computers

重ね合わせと干渉で計算する機械。通信にとっては、鍵配送、中継、センサ、最適化の新しい端点。

成熟度

42
計算
干渉 · もつれ · 測定
機種
超伝導 · イオン · 光 · 原子 …
通信
QKD · 中継 · ハイブリッド

量子計算機は一枚の完成品ではなく、超伝導、イオン、光子、中性原子、シリコンスピン、トポロジカル、アニーラなど、物理の異なる機種の群れである。

通信との接点は三つ。量子鍵配送と将来の量子インターネット、誤り訂正とルーティングのハイブリッド計算、そして量子センサが測った世界を古典網へ渡す橋。

多数の論理量子ビットと量子中継が揃うまで、実用の本体は耐量子暗号と実験リンクである。機種の多様性は、弱点ではなく、用途の分化である。

阻害要因 — 誤り訂正、冷却、もつれ配送距離

次の一手 — 論理量子ビットと都市間中継の実験線

量子コンピュータ機種

完成した一機種ではなく、物理の異なる実装の群れ。通信未来図では、計算性能そのものより、網のどの層に接続しうるかを見る。

  • 超伝導量子ビット

    Superconducting transmon

    IBM · Google · Rigetti · 国研

    極低温のジョセフソン接合。ゲートが速く、配線とクロストークが課題。

    通信への含意 — データセンター隣接の量子–古典ハブ向き。マイクロ波制御を光に変換して遠方へ。

    実装の成熟

    72

  • イオントラップ

    Trapped ion

    IonQ · Quantinuum

    真空中のイオンを電磁場で保持。忠実度が高く、ゲートは相対的に遅い。

    通信への含意 — 高精度なもつれ検証と、将来の中継ノードの実験台。

    実装の成熟

    68

  • 光量子

    Photonic

    PsiQuantum · Xanadu · Quandela

    光子の経路・時間・偏波。室温に近く、通信波長と相性が良い。

    通信への含意 — 量子インターネットの本命候補。ファイバと直接つながる。

    実装の成熟

    50

  • 中性原子

    Neutral atom

    QuEra · Pasqal · Atom Computing

    光ピンセットで原子配列。規模の拡大が比較的容易。

    通信への含意 — 誤り訂正距離の実験。大規模もつれの供給源になりうる。

    実装の成熟

    55

  • シリコンスピン

    Silicon spin

    Intel · Diraq · 大学群

    半導体スピン。CMOSプロセスとの親和が最大の論点。

    通信への含意 — 既存計算機工場と通信チップへの内蔵。端点の量子化。

    実装の成熟

    42

  • トポロジカル

    Topological

    Microsoft ほか（研究）

    位相欠陥に情報を埋め、局所ノイズから守る。実装は未確立。

    通信への含意 — できれば、通信の誤り訂正概念そのものが変わる。まだ機種以前。

    実装の成熟

    12

  • NVセンター

    Diamond NV center

    研究機関・センサ企業

    ダイヤモンド中の欠陥。室温動作のセンサとして強い。

    通信への含意 — 量子センシング結果を古典網へ渡す橋。通信というより計測の端点。

    実装の成熟

    48

  • 量子アニーラ

    Quantum annealer

    D-Wave ほか

    最適化問題に特化したアナログ量子機。万能ゲート機ではない。

    通信への含意 — 経路、周波数割当、配置の補助計算。制御面のアクセラレータ。

    実装の成熟

    60