米国物理学協会がAI機能の向上に対して超伝導体を用いた電子回路を提案しました！

はじめに
　アメリカ物理学協会が光と超伝導体を組み合わせると、AI機能が向上する可能性があることを発表しました。

概要

　従来のシリコンマイクロエレクトロニクスを光と組み合わせることで、これまでAIの機能向上が図られてきました。しかし、物理的・実用的な理由から電子回路と光子回路を組み合わせたシリコンチップの製造が困難であることから、超伝導電子機器と光子コンポーネントを統合することに焦点を当てた大規模な人工知能へのアプローチが新たに提案されました。

詳細

背景

　従来のシリコンマイクロエレクトロニクスを光と組み合わせて使用することで、AI機能の向上を目指してきました。しかし、電子回路要素と光子回路要素を備えたシリコンチップの製造は、実際に使用される材料に関連する多くの物理的・実用的な理由から困難であるといえます。

超伝導体電子機器

　半導体電子機器ではなく、超伝導電子機器と光子コンポーネントを統合することに焦点を当てた大規模な人工知能へのアプローチが新たに提案されています。
　低温で動作し、超伝導電子回路、単一光子検出器、シリコン光源を使用することで、豊富な計算機能とスケーラブルな製造への道が開かれます。計算用の複雑な電子回路に対して通信を光で行うようにすると、光または電子機器だけで達成できるものを超えた規模と機能の人工認知システムが可能になると想定されます。
　これは室温で作業して半導体を使用する場合よりも、低温で作業して超伝導体を使用する場合の方が、オプトエレクトロニクスの統合がはるかに簡単な場合があることが明らかになったことで考えられました。
　超伝導光子検出器はひとつの光子で検出を可能にしますが、半導体光子検出器は約1,000個の光子を必要とします。したがって、シリコン光源は4ケルビンで機能するだけでなく、室温の光源よりも1,000倍少なくても、効果的に通信できることがわかります。

今後

　携帯電話のチップなどの一部のアプリケーションでは、室温での作業が必要ですが、提案されたテクノロジは、高度なコンピューティングシステムに広く適用できます。他の超伝導電子回路とのより複雑な統合を探求するとともに、シナプスやニューロンを含む人工認知システムを構成するすべてのコンポーネントを実証することを計画しています。

まとめ

　この手法を用いるとハードウェアをスケーラブルな方法で製造できるため、大規模なシステムをリーズナブルなコストで実現できることが重要な点となります。超伝導オプトエレクトロニクス統合は、超伝導またはフォトニックキュービットに基づくスケーラブルな量子技術の作成にも役立つ可能性があることが指摘されています。このような量子ニューラルハイブリッドシステムは、スパイキングニューロンとの量子もつれの強みを活用する新しい方法にもつながる可能性があります。