Quantum Elements、南カリフォルニア大学量子情報科学技術センター、IBM、アーヘン工業大学の研究者らは、エンタングルした論理量子ビットにおいて記録的な高忠実度を達成することで、フォールトトレラント量子コンピューティングにおける重要なマイルストーンを実証しました。Nature Communications誌に掲載されたこの研究は、127量子ビットのIBM超伝導プロセッサを使用し、量子誤り検出(QED)と正規化子動的デカップリング(NDD)と呼ばれる技術を組み合わせた新しいハイブリッドプロトコルを実装しました。このアプローチは、量子スケーリングにおける重要なボトルネックである論理誤りの蓄積、特に標準的な物理レベルのデカップリングと固定距離誤り訂正符号を通常迂回するZZクロストークに対処するものです。
この技術的ブレークスルーの中心は、NDDの使用にあります。NDDでは、量子符号自体の正規化子要素、特に[[4, 2, 2]]符号が動的デカップリングパルスとして再利用されます。個々の量子ビットに作用し、システムサイズに応じて増加する制御オーバーヘッドをしばしば導入する物理的DDとは異なり、NDDは論理レベルで動作します。論理レベルの操作をパルスとして使用することで、研究者らは論理および物理の両方の誤りチャネルを同時に抑制しました。このハイブリッド戦略は、固定された論理パルス生成器のセットを使用するため、ハードウェア効率が高く、符号距離の増加や追加の物理量子ビットを必要とせずに符号の性能を効果的に拡張します。
実験結果は「損益分岐点を超える」性能を確認し、論理ベル状態は同じハードウェア上の最良の物理的(符号化されていない)ペアと比較して、時間経過とともに著しく高い忠実度を維持しました。この研究の主要な指標には以下が含まれます:
- Peak Post-selected Fidelity: エンコードされたBell状態準備において98%を達成し、これまでのトランズモンベースのベンチマーク（通常79–93%）から大幅に向上。
- Long-Duration Stability: 論理Bell状態の平均忠実度は55 μsの時間窓にわたって91–94%の間で維持された。
- Error Suppression: このプロトコルは、127量子ビットトランズモンアーキテクチャにおける支配的なエラー源であると判定されたクロストークに起因する論理Zエラーを特定し、軽減した。
完全な技術的結果と方法論については、Nature Communications誌の論文を参照してください。
2026年3月4日
