量子コンピューター新着情報: 30代～次世代テクノロジーの冒険の書　

2024年09月06日

量子コンピューター新着情報

皆さんこんにちは！

生活リズムは整っていますか？

私は時々、夜勤明けで寝ずにそのまま仕事に行ってしまいます。ｗ

ああ、無謀。。

今回の次世代テクノロジー

量子コンピュータも、開発リズムが少しずつ整ってきていますね！

理化学研究所の後藤隼人さんたちは、量子コンピュータの誤りを修正する技術を改良しました。

これにより、誤りを訂正しながら計算できる量子コンピュータが、より早く実現できるかもしれません。

●量子コンピュータの背景

量子コンピュータは、量子力学の特別な性質を利用して、従来のコンピュータでは難しい計算を可能にする技術です。
しかし、計算中に誤りが起こりやすく、誤り訂正技術が重要になります。

●多超立方体符号（物理量子ビットで論理量子ビットを保護し、誤りを訂正する技）

後藤さんは「多超立方体符号」という新しい方法を提案しました。

この方法では、216個の量子ビットを使って64個のデータを符号化でき、効率が高まります。

この技術を使うと、少ない量子ビットで同じ性能の誤り訂正が可能です。

●高レート符号と並列実行

新しい符号を使うと、従来の方法では難しかった「論理量子ゲート」を同時に実行することもできます。

これにより、高性能な量子コンピュータが実現できると期待されています。

●誤り耐性量子コンピュータとは

量子コンピュータでは、計算に使う量子ビット
（論理量子ビット：エラー訂正技術によって保護された量子ビット）

を守るために、
複数の物理量子ビット（実際にハードウェア上に存在する量子ビット）

を使って誤りを訂正します。

この技術を使って、誤りがあっても計算を続けられる量子コンピュータを
「誤り耐性量子コンピュータ」（エラーが発生しても計算を継続できる量子コンピュータ）

と呼びます。

しかし、たくさんの物理量子ビットが必要なため、実現が難しいという課題があります。

●高レート符号と新しい技術

最近は、少ない物理量子ビットで多くの論理量子ビットを符号化できる「高レート符号」が注目されています。

しかし、従来の高レート符号は構造が複雑で、同時に複数の操作を行うのが難しい問題がありました。

後藤さんの研究チームは「多超立方体符号」という新しい方法を提案し、効率よく誤り訂正ができる技術を開発しました。

これにより、量子コンピュータの性能が向上することが期待されています！

●新しい復号器と符号化器の性能

新しい復号器（誤りを訂正する装置）と符号化器（量子ビットを符号化する装置）を開発しました。

復号器は、誤りを訂正する性能を評価したところ、5.6％のしきい値（誤りを訂正できる限界値）を持ち、従来の方法と同じくらい良い結果でした。

また、符号化器を使った計算での性能もテストしたところ、論理CNOTゲート（量子ビット間の操作）のしきい値が0.9％となり、これも従来の方法と同じくらいの性能を達成しました。

●論理量子ゲートの並列実行

他の高レート符号（多くの情報を効率的に符号化する方法）では、構造が複雑なため、論理量子ゲート（量子ビット間の操作）を同時に実行するのが難しかったのですが、

この研究では「多超立方体符号」を使うことで、論理量子ゲートを並列に実行する方法を具体的に示

し、同時に実行できることを証明しました！

●研究の成果と期待

この研究では、「多超立方体符号」という高い符号化率を持つ新しい量子誤り訂正符号を提案し、

この符号を使った誤り耐性量子コンピュータには、高性能な復号器と符号化器が必要ですが、研究チームはそれを開発しました。

これにより、「多超立方体符号」を使って、高い符号化率と論理量子ゲートの並列実行を両立させる、高性能な誤り耐性量子コンピュータの実現に貢献できると期待されています！

量子コンピュータの未来は、まだまだ予測不能ですが、様々な研究者の努力によって、少しずつ明らかになってきています！

これからも、このエキサイティングな進展を見守っていきたいですね！

それでは、また！
Let’s enjoy next-generation technology!