National Science Foundation (NSF)は、University of California, Los Angeles (UCLA)が率いる学際的チームに400万ドルの資金提供を行うことを決定しました。NSFのNational Quantum Virtual Laboratory (NQVL)イニシアチブを通じて授与されるこの助成金は、「FTL: Accelerating Fault-Tolerant Quantum Logic」と題された新しいプロジェクトを支援します。このプロジェクトの中心的な目的は、60個の論理（エラー保護された）量子ビットを展開できる耐障害性量子コンピュータを設計し、現在の古典スーパーコンピュータの能力を超えるデジタル量子シミュレーションの青写真を確立することです。
現代の量子処理装置（QPU）は、ノイズと環境デコヒーレンスによって厳しく制限されています。わずかな熱ゆらぎや軽微な材料欠陥が量子ビットの重ね合わせを破壊し、長いコヒーレンス時間にわたって急速に複合する計算エラーを引き起こします。個々の物理量子ビットは本質的に脆弱ですが、耐障害性アーキテクチャは複数の物理量子ビットを1つの論理量子ビットにグループ化することでこの脆弱性に対処します。この冗長符号化により、量子誤り訂正（QEC）プロトコルが基礎となる量子状態を破壊することなく、リアルタイムでエラーを検出、追跡、軽減できるようになります。
FTLプロジェクトは、イオントラップQuantum Charge-Coupled Device（QCCD）アーキテクチャにハードウェア設計を基づいています。QCCDシステムでは、個々の荷電原子イオンが特殊なチップベースのトラップ上を動的にシャトルされます。このアプローチは、エンタングリング操作のためにターゲットとなるイオンのペアを一緒にし、相互作用しない量子ビットを隔離することで、強力な全対全接続性と高いゲート忠実度を提供します。
現実的なハードウェアの境界内で60個の論理量子ビットを達成可能にするために、プロジェクトはフルスタックの共同設計に重点を置いています。主任研究者Eric Hudsonと共同リーダーのJens PalsbergおよびWesley Campbellが率いるこのコンソーシアムは、原子物理学、チップ製造、コンパイル、制御エレクトロニクス、量子アルゴリズム設計にわたる専門知識を結集しています。物理的なトラップレイアウトをソフトウェアコンパイラおよびQECプロトコルと共に最適化することで、チームはエラー軽減に従来必要とされていた物理対論理量子ビットのオーバーヘッドを大幅に削減することを目指しています。
提案されたシステムの主要な応用対象は、デジタル量子シミュレーションです。複雑な量子多体系の信頼性の高い耐障害性シミュレーションは、実用的な量子優位性への最も早い道の1つと広く考えられており、材料科学、分子化学、創薬、基礎物理学における潜在的なブレークスルーを提供します。
FTLプロジェクトは、学術機関、国立研究所、商業パートナーからなる幅広い連合を結集しています：
- 学術機関：UCLA、UC Berkeley、Cornell University、University of Maryland、UC Santa Barbara
- 研究・商業パートナー：Georgia Tech Research Institute、SRI International、Quantinuum、Nvidia、Daylight Solutions、IonQ
これらの組織全体で物理科学とコンピュータ工学を連携させることで、プロジェクトはスケーラブルで耐障害性のある量子コンピューティングのためのオープンな学術的フレームワークを確立し、次世代量子テストベッドへの国家的アクセスを拡大することを目指しています。
詳細については、UCLA Newsroomサイトに掲載されたプレス発表をこちらでご覧ください。
2026年8月8日
