藤井啓祐 理学研究科特定准教授、富田章久 北海道大学教授、福井浩介 同博士課程学生らの研究グループは、光を用いた量子コンピュータを、現在の技術レベルで実現させる方法を開発しました。
本研究成果は，2018年５月25日に、米国科学誌 「Physical Review X」に掲載されました。
研究者からのコメント
量子コンピュータは、従来のコンピュータにおけるビットに対応する「量子ビット」をスタート地点としてその実装が検讨されてきました。一方で、従来のコンピュータにおいては、电圧の値や电荷の量などアナログ値を离散化することでビットを実现しています。
本研究は、光を用いたアナログ量子状态を离散化した骋碍笔量子ビットにおいて、その背景にあるアナログ量をうまく利用することで量子ビットに対するエラー耐性を大幅に向上させることができるという结果です。
量子ビットの背景にあるアナログな物理系の情报をうまく利用することで量子コンピュータの実现に贡献できる新たな方向性の研究であり、実験的実証や今后の展开を期待しています。
本研究成果のポイント
- 光を用いた量子コンピュータの実現には, 量子ビットの誤り率を非常に小さくする必要があった。
- 量子ビットの誤り耐性を最大限引き出す方法とノイズに強い量子ビットの配列法により, 現在の技術レベルでも量子コンピュータを実現できる方法を開発。
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光を用いた量子コンピュータの现実的な构成法を世界で初めて明らかにした先駆的な研究であり，この分野の発展をさらに加速させることが期待される。
概要
量子コンピュータは，量子力学の重ね合わせの原理を利用することで，素因数分解，分子の性质?化学反応のシミュレーションなどを现在のコンピュータより遥かに高速に処理できることが期待されており，世界各国で盛んに研究?开発されています。本研究グループでは、大规模な量子计算の実现に有利であるとされる光に注目してきましたが、光を用いた量子计算の実现には，370兆回の演算当り1回以下の误りしか许されず，现在の技术レベルでは达成が非常に困难でした。
しかし、今回、本研究グループは，误りの発生を极限まで抑えながら量子ビットを配列する方法を新たに提案しました。また，アナログ量子误り订正法と量子ビットの配列法を组み合わせることで，约1万回の演算当り1回以下の误りであれば量子计算が実现できるという、これまでの约100亿倍误りに强い方法を新たに开発しました。
この误り率は现在の技术レベルでも到达可能なことから，光を用いた量子コンピュータの実现に大きく近づくことができました。本研究は，光を用いた量子コンピュータの现実的な构成法を世界で初めて明らかにした先駆的な研究であり，この分野の発展をさらに加速させることが期待されます。
详しい研究内容について
书誌情报
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Kosuke Fukui, Akihisa Tomita, Atsushi Okamoto, Keisuke Fujii (2018). High-Threshold Fault-Tolerant Quantum Computation with Analog Quantum Error Correction. Physical Review X, 8(2), 021054.
