QPU(Quantum Processing Unit、量子処理装置)は、CPUに相当する量子ハードウェアです。量子ビットを保持し、量子ゲート演算を実行する物理デバイスです。現在のQPU技術には、超伝導量子ビット(IBM、Google、Rigetti)、捕捉イオン量子ビット(IonQ、Quantinuum)、光量子ビット(PsiQuantum、Xanadu)、中性原子(QuEra、Pasqal)があります。それぞれの技術は、量子ビット数、ゲート忠実度、結合性、コヒーレンス時間において異なるトレードオフを持ちます。QPUは極低温(超伝導)または真空中(捕捉イオン)で動作します。アクセスは通常クラウドAPIを通じて提供されます。実際のQPUで回路を実行すると、シミュレータと比較して常にノイズ、トランスパイルのオーバーヘッド、キューの待ち時間が伴います。
関連用語
量子ビット
Fundamentals量子情報の基本単位であり、古典ビットの量子版。
NISQ
HardwareNoisy Intermediate-Scale Quantum — 完全な誤り訂正を持たない50〜1000量子ビットのデバイス。
T1 / T2 時間
HardwareT1は量子ビットのエネルギー緩和時間、T2はコヒーレンスまたは位相緩和時間です。どちらも量子ハードウェアの品質、実行可能な回路深度、デコヒーレンス誤差を左右します。
忠実度
Metrics実際の量子演算または状態が理想的な目標にどれだけ近いかを測る指標(0から1)。
トランスパイル
Hardware量子回路を特定のデバイスのネイティブゲートセットと量子ビット結合にコンパイルする過程。
超伝導量子ビット
Hardware1つ以上のジョセフソン接合を含む超伝導回路で構築された量子ビットで、絶対零度近くまで冷却され、マイクロ波パルスで制御される。
イオントラップ量子ビット
Hardware電磁場によって捕捉され、レーザーパルスで制御される単一イオンの内部エネルギー準位に符号化された量子ビット。
光量子ビット
Hardware単一光子の偏光や経路といった性質に符号化された量子ビットで、光ファイバー中を伝わることができ、深い極低温冷却なしで動作できる。
中性原子量子ビット
Hardware集束したレーザービーム(光ピンセット)によって捕捉された単一の中性原子の内部状態に符号化された量子ビットで、隣接する原子をもつれさせるためにリュードベリ状態が使われる。