画期的！量子コンピュータと古典技術の融合による屋外同時接続実験の成功

近年、情報通信技術の進展が急速に進む中、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）が新たなマイルストーンに到達しました。量子アニーリングマシンと古典コンピュータのハイブリッドアルゴリズムを活用し、次世代移動通信システムにおける屋外実験で多数の端末との同時接続に成功したのです。実に、これは世界初の試みとされています。

技術背景と実用化の期待

現在、私たちが利用している第5世代移動通信システム（5G）では、同じ周波数、同じ時間を使って1台の端末と通信を行っています。一方、次世代移動通信システムにおいては、接続可能な端末の数が5Gの10倍以上になることが予想されています。この実現のための一つの鍵となる技術が、非直交多元接続技術です。

この技術は、複数の端末から送信された信号を重ねて受信し、それぞれの信号を分離する必要があるため、急速に計算量が増大します。しかし、NICTによって開発された新しいアルゴリズムは、これを量子アニーリングマシンの利点を活かしつつ、古典コンピュータで処理することで効率化を図ります。

アルゴリズムの詳細

新しいアルゴリズムは、組合せ最適化問題の高速解決を可能にするために設計されています。量子アニーリングマシンを用いて、複数の解案を発掘し、その後古典コンピュータがさらに精緻な処理を行うという二段階のプロセスです。これにより、信号分離処理にかかる計算時間を従来の約10分の1に削減することが実証されました。

具体的には、QPSK信号（4値変調）を使ったシミュレーションにおいて、基地局のアンテナ1本あたりで7台の端末との同時接続が可能であることが確認されました。

屋外実験の成功

NICTは、実フィールドでの多数同時接続技術に関するオンライン実証を行い、屋外実験でも成功を収めました。実験では、間違いのない信号送信が行われ、量子アニーリングマシンによる信号分離処理が効果的であったことが証明されました。これは、移動通信の信号処理における新たなる道であり、今後の技術発展の一助となることでしょう。

今後の展望

本技術が広く応用されることで、次世代の移動通信システムが実現するだけでなく、大規模なビームフォーミングなど他の複雑な問題解決にも寄与することが期待されます。また、量子アニーリング以外の手法についても検討が進められており、さらなる技術革新が見込まれます。

研究の成果は、IEEEの国際電子通信会議で発表されており、高度な信号処理技術に対する注目が集まっています。この研究は、文部科学省の光・量子飛躍フラッグシッププログラムの助成を受けて行われました。今後、更なる実用化に向けた研究が進められていくことでしょう。