量子誤り緩和ソフトウェアプロバイダーのQedma Quantum Computingと、コペンハーゲン大学（KU）、デンマーク工科大学（DTU）、南デンマーク大学（SDU）から構成されるHQC²研究コンソーシアムは、超伝導量子ハードウェア上での量子化学計算においてエネルギー推定誤差を30倍から50倍削減したことを示す実験的ベンチマークを発表した。Q2B Copenhagen 2026で発表されたこの研究では、対称的に伸長した水分子のポテンシャルエネルギー曲面（PES）を計算するにあたり、IBMのAachen量子プロセッサ上でQedmaのキャラクタリゼーションに基づくQESEM（Quantum Error Suppression and Error Mitigation）ソフトウェアレイヤーを評価した。
研究チームは、化学的な動機に基づく軌道最適化変分アンザッツ―単層のperfect-pairing tiled unitary product state（pp-tUPS）―を、STO-3G基底系における(4,4)活性空間に対応する8量子ビットレジスタにマッピングした。緩和処理を行わないQPU実行では、累積するゲート不忠実度とデコヒーレンスにより、基底状態エネルギーがおおむね500mHa過大評価される結果が常態的に生じていた。QESEMのノイズ認識トランスパイル機能と、バイアスのない準確率的誤りキャンセル（PEC）アルゴリズムを統合することで、チームはエネルギー推定誤差を、目標精度の制約を厳しくするにつれて、状態ベクトル参照値に対して100mHa以内、30mHa以内、そして化学的精度（約1.5mHa）未満へと体系的に低減させた。
| [ 水分子（H₂O）ポテンシャルエネルギー曲面 実験ベンチマーク ] | ||
|---|---|---|
| 実行・緩和ティア | エネルギー推定誤差（状態ベクトルとの比較） | 緩和係数／目標精度 |
| 生のQPU実行（IBM Aachen） | 約500mHaの過大評価 | 未緩和ハードウェアノイズのベースライン |
| QESEM 緩い精度目標（0.1 Ha） | 約30mHa〜100mHaの誤差範囲 | 30倍の誤差削減；中程度のサンプリングオーバーヘッド |
| QESEM 厳しい精度目標（0.01 Ha） | 約1.5mHa（化学的精度の境界） | 50倍の誤差削減；目標化学的精度を達成 |
正式な数学的保証を提供できないヒューリスティックな誤り緩和プロトコルとは異なり、QESEMはキャラクタリゼーションに基づくノイズ認識トランスパイルを適用し、非Cliffordの分数回転ゲートをより長いCliffordゲート列に変換することなく直接緩和する。これにより、有効な回路容量を維持しつつ、系統的なノイズバイアスを体系的に排除する。本研究は、現行ハードウェアでサブミリハートリー精度を達成するために必要な大規模なQPUサンプリングオーバーヘッドを浮き彫りにする一方で、キャラクタリゼーション駆動型QEMが、完全なフォールトトレラントハードウェアの展開に先立って、定量的な分子特性を抽出し、ポテンシャルエネルギー曲面を滑らかにできることを実証した。
Eureka Q-CHEMIONプロジェクトの下でIsrael Innovation AuthorityおよびNovo Nordisk Foundationから一部資金提供を受けたこの共同研究は、HQC²のオープンソース計算化学スイートSlowQuantを活用して、近未来のデバイス上で基底状態および励起状態の分子特性を計算している。本ベンチマークは、QedmaがIBMおよびQuantinuumと共同で実施した量子優位性の実証、すなわち古典スーパーコンピュータの限界を超える2次元Floquet物理のモデリングに続くものである。
Qedmaによる公式ニュース発表はこちら、arXivの技術研究論文PDFはこちら、QedmaのQESEMとQuantinuumハードウェアとの統合に関する当社の記事はこちら、そしてIBMとQedmaによるFloquet物理量子優位性ベンチマークに関する当社の過去の分析はこちらからご覧いただけます。
2026年9月9日
