Chalmers University of Technologyの物理学者たちは、ボソニック符号に対して複雑な連続変数（CV）量子操作を実行する理論的・計算的手法を開発した。この手法は、既存の断熱的手法と比較して最大1,000倍高速である。この画期的な成果はPhysical Review Letters(DOI: 10.1103/tnb8-3m8m)に掲載され、状態合成と論理ゲート操作を数千回の繰り返しサイクルではなく単一のFloquet駆動周期内で完了させることにより、量子誤り訂正（QEC）における大きなボトルネックに対処するものである。
個々の物理トランズモンに情報を符号化する代わりに、ボソニック量子符号は超伝導共振器の連続変数マイクロ波場内に量子ビットを格納し、デコヒーレンスに対する組み込みの保護を提供する。しかしながら、連続変数状態の制御は従来、緩やかな断熱ランプを必要とし、これにより脆弱な量子状態が環境ノイズにさらされていた。Josephson接合の非摂動的非線形性と非可換フーリエ変換（NcFT）を活用するQuantum Lattice Gates（QLG）を用いることで、Chalmersのチームは真空状態から単一周期で任意のユニタリーを直接合成し、多周期にわたる断熱駆動の必要性を事実上排除した。
| [ 単一周期Floquet制御の性能指標 ] | ||
|---|---|---|
| 対象ボソニック符号 | 準備・ゲート忠実度 | 運用上の利点 |
| • Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) | • 状態非忠実度：10-3未満（真空状態からの生成） | • 実行時間：Floquet周期1回分（約1000倍高速） |
| • Binomial符号 & 4成分Cat符号 | • 論理ゲート誤差（{h, s, t}）：約10-3 | • ハードウェア：既存の超伝導回路と互換性あり |
| • Haarランダム状態サンプリング | • ヒルベルト空間の線形スケーリング O(D) | • ノイズ耐性：AR比で3桁高い |
Optimal Pulse Engineering（OPE）と組み合わせることで、単一周期Floquet法はBinomial符号、Cat符号、GKP符号語について、真空状態からの高忠実度状態準備を実証し、非忠実度は10-3を下回った。さらに、Hadamard（h）ゲート、Phase（s）ゲート、π/8（t）ゲートを含む万能単一量子ビット論理ゲート集合は、マイクロ秒単位の実行時間内で平均ゲート誤差10-3のオーダーを達成した。この手法はヒルベルト空間次元Dに対して線形にスケーリングし、Wallenberg Centre for Quantum Technology（WACQT）で現在建設中の100量子ビット超伝導量子プロセッサ向けに、ハードウェアと互換性のある設計指針を提供するものである。
大学の発表はEurekAlert!こちら、Physical Review Lettersに掲載された査読済み研究論文はこちら、Wallenberg Centre for Quantum Technology（WACQT）におけるハードウェア研究の取り組みについてはこちらからご覧いただけます。
2026年9月10日
