この画像を大きなサイズで見る近い将来AIの性能は100万倍もパワフルになるかもしれない。それをハードウェアの面から支える史上最速の「量子トランジスタ」が開発されたからだ。
米国アリゾナ大学をはじめとする研究チームが開発した量子トランジスタは、量子のトンネル効果とアト秒単位のレーザーパルスで電子を制御したもの。
その処理速度は「ペタヘルツ級」。現在のトランジスタの100万倍以上も高速であるという。
この研究は『Nature Communications』（2025年5月9日付）に掲載された。
ハードウェアの限界を突破する量子トランジスタ
AIの発展がきわめて速いことは、多くの人が実感していることだろう。だがソフトウェアが急速に進化する一方で、ハードウェアの進化は遅れがちだ。
たとえばスイッチや増幅器の役割を果たす「トランジスタ」は、コンピュータやデジタル電子機器に欠かせないパーツだが、物質や電気抵抗の影響でその処理速度には限界がある。
こうした制約は、現代のチップの処理速度の向上を停滞させる要因の1つとなっている。
米国アリゾナ大学をはじめとする研究チームは、従来のシリコンベース・トランジスタのこの問題を克服するべく、量子と光で駆動するトランジスタを開発し、超高速コンピューティングの第一歩を踏み出した。
この画像を大きなサイズで見る量子トンネル効果とアト秒レーザーパルスで制御
量子トランジスタは、「グラフェン」に「アト秒単位のレーザーパルス」を照射し、「量子のトンネル効果」を引き起こすことで「電子」の流れをコントロールする。
トンネル効果とは、本来なら絶対に越えられないはずの壁を、粒子がすり抜けてしまう現象のこと。
たとえば、通常電子はグラフェンを通り抜けることはできないが、ここに特殊なシリコン層を加え、超緻密なレーザーパルスを当てると魔法が起きる。トンネル効果によって電子がすり抜けるのだ。
そのレーザーパルスの間隔、すなわちオンとオフが切り替わる間隔は638アト秒（1アト秒 = 10⁻¹⁸秒 = 100京分の1秒）。それによって実現する処理速度はペタヘルツ級で、現在のトランジスタの100万倍以上も高速ということになる。
この画像を大きなサイズで見るb レーザー照射あり（青線）およびなし（赤線）の場合の電流−電圧（I–V）特性。挿入図は、レーザー照射によってフォト電流がオン・オフされる様子を示している。
c Gr−Si−Grトランジスタのトンネル効果特性を示す電流−電圧（I–V）カーブ。赤線はデータの傾向を示すためのガイドライン。誤差棒は、3回の測定スキャンから算出された標準偏差を表している。
ハードウェアがソフトウェアに追いつく重要性
アリゾナ大学のモハメド・ハッサン氏は「これこそが世界最速のペタヘルツ量子トランジスタ」とニュースリリースで語る。
それが重要なのは、AIソフトウェアに比べ遅れがちなハードウェアの進歩を、加速させると期待されるからだ。
「AIソフトウェアの急速な発展に対し、ハードウェア技術の進歩は緩やかです。しかし量子コンピュータの発見を土台にすれば、情報技術革命に見合うハードウェアを開発できるようになるでしょう」
この量子トランジスタが優れているもう1つの点は、よくある実験的なデバイスと違い、ごく普通の室内環境でも動作することだ。そのため実用化の可能性も非常に高いのだ。
現在ハッサン氏らはTech Launch Arizonaと連携し、量子トランジスタの特許出願と商業化を進めているところであるそうだ。
このままではAIは人間を超えられないという予測もあるが、100万倍パワフルな量子トランジスタはその壁を突破するきっかけになるだろうか？
References: U of A researchers developing world's first petahertz-speed phototransistor in ambient conditions / Light-induced quantum tunnelling current in graphene
もうこうなってくると自分が生きてるうちにどこまでいくかが楽しみになってきた
10年後でさえ相当変化ありそうだしね
楽しみで仕方ない
世界最速の相馬トランジスタ
これ見た所超電導タイプじゃないみたいだななら凄い事だよ。
今までの量子コンピューターは超電導状態を維持する為に
超低温状態を維持する必要があったけどこれなら普通の
PCでも使えそうだもの。
量子コンピューターの話ではなく、量子の技術を応用してトランジスタの原理を再現し発展させた話じゃないかと思います。
今の100万倍で汎用に動くノイマンのほうが量子コンピューターより一般人には胸熱なのは確か！
量子コンピュータは量子コンピュータのハードに向けたソフトウェア開発が必要だけど
AIもノイマン型でのソフトウェア開発が現状で、量子コンピュータ型に向けたソフトウェア開発はまだ過渡期
なのでノイマン型コンピュータが加速するのは今までのソフト資産がそのまま使えるからね。胸熱ですよ
今のCPUクロック速度でも既に光速で1クロック時間進んでもCPUの端から端までしか進まないくらい早い
なんで、いくらスイッチ速度が早くなっても光速の壁があって劇的には早くならないと思う
手袋の色が良い。
Googleや東大など各陣営がむちゃくちゃ物理的に頑張って用意している量子ビットを、このようにいとも簡単に実現した素子が現れるのは、さすがに信じがたい。
ついにシンギュラリティが来るか、、、準備しないと
もうすでにオーバースペックな次元まで来てるのにあんまり発達させすぎるとそれこそAIの反乱とか起きかねんよ
科学者とか開発者も研究欲で必要以上にやりすぎるととんでもない事になる
全く同意。
植物だって、良いとされる肥料でもあげすぎたら腐るか枯れる。
人類に必要な分だけ開発したらいいといつも思うけど、いわゆる研究者はレガシーが欲しいから後先考えず徹底的にやりがち。
わからないでもないけど、ややもすると逆レガシーになるかもっていう危機感ももって欲しい。
まぁ、そんな良識があったら研究者は勤まらないのかも知れないけど。
一気に６桁か、すごいな。 最近のパソコンの CPU って数 GHｚ で推移していてクロックがあげられないから全体としての処理速度をあげるために並列処理ということでマルチコアが普通になってますね。 でも 100 万倍速いなら一個で 100 万個の ＣＰＵ 相当になるわけ（←雑！）でメモリとかストレージとかの対応や処理がいろいろありますが、世界が変わりそう。 あ、暗号のほうにすごく影響がありそうでかなり広い範囲で技術的に対応が必要そう。 実用化に期待です。
ちなみに 3GHz の仕組みで 1 クロックで真空中を光が進む距離は約 10cm です。 ってことは記事中の 638 アト秒だと真空中で 190 nanoメートルかな CPU の中のトランジスタが 10 nanoメートルくらい。 で、電子回路中だと電気信号が伝わる速度は真空中の半分くらいらしいです、いろいろすごいなと小並感
です。
「AIが核兵器を発射させることは可能か？」
「…計算中……
はい、可能です！実証も出来ました
…どうしましたか？返答をお願いします
「…
星新一のショートショートかよ！
消費電力はどうなんだろう。性能が良くてもバカみたいに電気食うなら非現実的ではあるまいか。
AIって戦争の世界で活躍しまくったけど、今は案の定ハッキング合戦に陥ってんのよね。イタチごっこの世界というか、所詮最後に人がいないもんなんか乗っ取ってしまえばいいみたいな状況に陥ってる。
こういうの処理速度誇るのはいいんだけど、人の悪意に対処する準備はどうなの？
CPU強化でゲームのロード時間が皆無になる未来がくるのか。地味にストレスポイントだったから嬉しい。
皆無になることはない。ハード性能が上がればそれを使うアプリが出るだけ
ゲームにしても、例えば3Dグラフィックのリアルタイムレンダリングで、
不自然に固まった髪や服などから解放され
自然のままに髪の毛や服が干渉しない表現が可能にならない限り足りない
あとロード時間はCPUの他にストレージの限界値や、
ネットワークゲームならばネットワークの限界値があるので一概にCPUが悪いとも言えない
トランジスタ一個できても何にもつかえない
原初、コンピューターは電子計算センターに行き、パンチシートに入力した計算結果を返してもらっていた
それが今や誰しもが持っているようになった
今、AIは大半のユーザーがブラウザ越しにAIプラットフォーマーにアクセスする形で利用しているが、未来は誰もがそれぞれのAIを持つようになるんだろうな
>近い将来AIの性能は100万倍もパワフルになるかもしれない。
なるかもしれない
かもしれない
半導体商品として世間に出回るのにはまだ時間が掛かるのですかね？
増幅作用がないと複雑な論理回路は無理だろうな。、