Alice & Bobは、フォールトトレラント計算に必要な物理ハードウェアを最小化するように設計された量子誤り訂正(QEC)アーキテクチャ「Elevator Codes」を発表した。Diego RuizとPeter Shanahanが執筆した技術研究で詳述されているこのアーキテクチャは、cat量子ビットの固有のノイズバイアスを利用して、ビット反転誤りと位相反転誤りを異なる層で処理する。古典的な反復符号と高レートの外部符号を連結することで、この設計は論理誤り率を10,000分の1に削減しながら、同社の現在のベースライン反復符号と比較して必要な物理量子ビット数を3倍に抑えている。
標準的なフォールトトレラントアプローチは、ビット反転と位相反転の両方を訂正するために2次元表面符号に依存することが多い。Alice & BobのCat量子ビットはビット反転に対する「受動的」保護を提供し、誤り訂正を反復符号で解決可能な1次元問題に縮小する。しかし、計算規模が拡大するにつれて、残留ビット反転が最終的に性能を制限する。Elevator Codesは1次元の位相反転保護を「内部」層として維持しつつ、その上に高レートの「外部」符号を重ねてビット反転を管理する。これは、論理補助量子ビット(「エレベーター」)をハードウェア内で垂直に「移動」させてパリティチェックを実行し、2次元表面符号タイリングで通常必要とされる膨大なオーバーヘッドなしに誤りを検出することで実現される。
このアーキテクチャは、特に高ノイズバイアス領域(η ≥ 7 × 10⁴)において、矩形表面符号やXZZX符号などの確立された非対称符号と比較して大幅な効率向上を示している。位相反転誤り率10⁻³において、Elevator Codesは論理誤り率10⁻¹²に到達するために必要な量子ビットオーバーヘッドを50%以上削減する。中期的なハードウェア(pZ = 10⁻²)の場合、この利点はさらに顕著であり、XZZX符号と比較してオーバーヘッドが3分の1に改善される。この効率性は、複雑な分子シミュレーションに必要な「科学グレード」の精度(10⁻¹²から10⁻¹⁵)に到達するために不可欠である。
Elevator Codesの開発は、有用な大規模量子アルゴリズムを実行するためのタイムラインが従来の予想よりも短い可能性を示唆している。誤りタイプを分離し、内部層で位相反転に対する高い閾値を優先し、外部層でビット反転に対するレート効率を優先することで、このアーキテクチャは従来の2次元格子の接続性制約を回避する。これにより、Alice & Bobは約1,500個の物理cat量子ビットで100個の高忠実度論理量子ビットの計算能力を目標とすることができ、これは標準的な超伝導やイオントラップ方式で必要とされるものよりも大幅に小さいフットプリントである。
Alice & Bobの公式プレスリリースと技術プレプリントはarXivで公開されている。
2026年1月21日
