Name: グラフェンが、より大きく、より優れた量子コンピュータの開発に貢献する方法 (How Graphene Could Help Us Build Bigger and Better Quantum Computers)
Uploaded: 2020-10-30T19:55:46.000Z
Duration: 4 min 34 s

Quantum computers could be a massive technological leap forward,

量子コンピュータは大規模な技術的飛躍を遂げる可能性があります。

関係詞節（制限と非制限）

solving problems in seconds that would take “ordinary” supercomputers millennia to crunch.

普通の」スーパーコンピュータでは数千年かかるような問題を数秒で解いています。

But one major problem holding them back is how sensitive they are to interference.

しかし、彼らを引き止める大きな問題は、彼らがどれだけ干渉に敏感であるかということです。

Now, researchers in Finland claim they've created a crucial component that drastically cuts down on error-inducing noise,

今、フィンランドの研究者たちは、エラーを誘発するノイズを大幅に削減する重要な要素を生み出したと主張しています。

getting us closer to large-scale quantum computers.

大規模な量子コンピュータに近づいている

And what wonder-material was the key to this breakthrough?

そして、その突破口となったのは、どんな不思議な素材だったのでしょうか？

You may have heard of quantum computers because we kind of talk about them all the time here on Seeker.

量子コンピュータについてはシーカーでもよく話題にしているのでご存知の方も多いかもしれません。

But in case you're new here, here's a quick recap:

でも初めての方のために簡単におさらいしておきましょう。

Classical computers like the chip in your phone or laptop use electricity flowing through silicon switches to represent ones and zeroes.

あなたの携帯電話やラップトップのチップのような古典的なコンピュータは、1とゼロを表すためにシリコンスイッチを介して流れる電気を使用しています。

1つまたはゼロのことをビットと呼びます。

Quantum computers use quantum bits, or qubits, which can represent a one, a zero, or any combination of the two simultaneously.

量子コンピュータは、1、0、または2つの任意の組み合わせを同時に表現することができる量子ビット、またはqubitsを使用しています。

This is thanks to the quantum phenomenon known as superposition.

これは、重ね合わせと呼ばれる量子現象のおかげです。

Another property, quantum entanglement, allows for qubits to be linked together,

もう一つの特性である量子もつれは、量子ビットを連結させることを可能にします。

and changing the state of one qubit will also change the state of its entangled partner.

の状態を変化させると、そのもつれた相手の状態も変化します。

Thanks to these two properties, quantum computers of a few dozen qubits can outperform massive supercomputers

この2つの特性のおかげで、数十量子ビットの量子コンピュータは、大規模なスーパーコンピュータを凌駕することができます。

But there are several issues holding quantum computers back from solving the world's toughest problems,

しかし、量子コンピュータが世界の最も困難な問題を解決するのを阻むいくつかの問題があります。

one of them is how prone qubits are to error.

そのうちの一つは、クビットがいかにエラーを起こしやすいかということです。

Qubits are very sensitive to their surroundings, and it's easy to accidentally cause a one to flip to a zero,

キュービットは周囲の環境に非常に敏感で、誤って1を0に反転させてしまうことは簡単です。

or knock the qubit out of superposition and throw off the calculations.

または、クビットの重ね合わせをノックアウトして、計算を投げ捨てます。

Two qubits interacting with each other have a pretty abysmal error rate of about 0.5%,

2つのクビットが相互に作用している場合、約0.5%の異常なエラー率を持っています。

meaning there's one error for every two hundred operations or so.

200回くらいの操作に1回のエラーがあることを意味しています。

By contrast, the silicon in your laptop makes a mistake once every 1017 operations.

それに対して、ノートパソコンのシリコンは、1017回の操作に1回はミスをします。

And as more qubits are added to the quantum circuit, the error rate goes up.

そして、量子回路に量子ビットが増えると、エラー率が高くなる。

There are many sources of error, one of which comes from measuring the energy state of the qubits themselves.

誤差の原因はたくさんありますが、そのうちの一つはクビット自身のエネルギー状態を測定することに由来しています。

Most quantum computers measure this using the voltage induced by the qubit,

ほとんどの量子コンピュータは、量子ビットに誘起された電圧を使ってこれを測定します。

which requires a lot of power and circuitry to amplify the signal.

信号を増幅するためには、多くの電力と回路が必要です。

To make matters worse, the voltage measurements carry noise that can throw off the readout.

さらに悪いことに、電圧測定では、読み出しができなくなるようなノイズが発生します。

Aiming to tackle this problem, researchers in Finland set out to try a different approach.

この問題に取り組むために、フィンランドの研究者たちは別のアプローチを試みました。

Instead of measuring voltage, the scientists tried using a detector called a bolometer.

電圧を測定するのではなく、ボロメーターと呼ばれる検出器を使ってみました。

The active element of a bolometer heats up when exposed to a tiny bit of radiation from a qubit

ボロメーターの活性体は、量子ビットからのわずかな放射線にさらされると発熱する。

and reflects some microwave radiation back.

と、マイクロ波放射をいくつか反射して戻ってきます。

Measuring that change in radiation can also measure the energy state of the qubit,

その放射線の変化を測定することで、量子ビットのエネルギー状態を測定することもできます。

but with much less circuitry, power consumption, and noise.

しかし、回路、消費電力、ノイズが大幅に減少しています。

The team had previously made a bolometer with an active element made out of a gold-palladium alloy

研究チームは以前、金-パラジウム合金からなる活物質を用いたボロメーターを開発したことがある。

that demonstrated unprecedented low noise levels.

これまでにない低騒音を実証した。

But to be useful for quantum computing, a bolometer needs to detect small changes in energy quickly,

しかし、量子コンピューティングに役立つためには、ボロメータはエネルギーの小さな変化を素早く検出する必要があります。

and the gold-palladium alloy just wasn't fast enough.

金パラジウム合金の速度が足りなかったんだ

So the researchers turned to graphene, a lattice of carbon atoms just one atom thick.

そこで研究者たちはグラフェンに着目した。グラフェンは炭素原子の格子状のもので、厚さはわずか1原子の厚さだ。

Graphene has a very low heat capacity, so it reacts to changes and takes measurements in under a microsecond.

グラフェンは熱容量が非常に小さいので、変化に反応してマイクロ秒以下で測定します。

That's 100 times faster than the previous gold-palladium bolometer and on par with the speed of current voltage detection technology,

これは、従来の金パラジウムボロメーターの100倍の速さであり、現在の電圧検出技術の速さに匹敵するものです。

all while drastically cutting down on energy use, size, and error-inducing noise.

エネルギー使用量、サイズ、エラーを誘発するノイズを大幅に削減する一方で

So, big question time: is this the thing that finally does it?

ということで、大質問タイム：これが最終的にやることなのか？

Man I hate being the downer at the end of every quantum computer video but, no, not yet.

量子コンピューターのビデオの最後に 落ち込むのは嫌いだが... まだだよ

There are many, many hurdles yet to overcome.

まだまだ乗り越えられないハードルがたくさんあります。

Solving the error rate is just one of them, and graphene bolometers may help... but like I said, there are many factors that cause errors.

誤差率の解決はそのうちの一つに過ぎず、グラフェンボロメータが役立つかもしれません...が、私が言ったように、誤差の原因となる要因はたくさんあります。

Still, that's no reason to get discouraged.

それでも落胆する理由にはなりません。

The journey to quantum supercomputers is a long one and along the way there will be lots of discoveries, optimizations,

量子スーパーコンピュータへの道のりは長いもので、その途中で多くの発見や最適化が行われます。

巧妙なトリックで私たちを前進させてくれます。

Graphene bolometers may not be the one thing that propels the technology from curiosity to world-changing,

グラフェンボロメーターは、好奇心から世界を変える技術を推進するものではないかもしれない。

しかし、すべての小さなビットが役立ちます。

Another breakthrough could be making qubits that don't need to be supercooled.

もう一つの突破口は、過冷却を必要としないクビットを作ることかもしれません。

Check out my video on so-called hot qubits here.

いわゆるホットクビッツに関する私の動画はこちらでチェックしてみてください。

If you had a quantum computer, what would you use it for?

量子コンピューターを持っていたら何に使う？

俺ならCrysisが動くかどうか見てみたいな。

Let us know in the comments, be sure to subscribe, and I'll see you next time on Seeker.

次回はシーカーでお会いしましょう。

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グラフェンが、より大きく、より優れた量子コンピュータの開発に貢献する方法 (How Graphene Could Help Us Build Bigger and Better Quantum Computers)

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