南カリフォルニア大学(USC)の研究者と量子ソフトウェア開発企業Quantum Elementsは、非ネイティブなプロセッサジオメトリ上でのサブスレッショルド表面符号スケーリングを実証し、査読付きの成果をNature Communicationsに発表しました。156量子ビットのIBM Heron世代の超伝導QPUで実行されたこの研究は、物理量子プロセッサがトポロジカル量子メモリ符号の下で距離スケーリング誤り抑制を達成するために、ネイティブな正方格子を必要としないことを確認しています。
IBMのheavy-hexアーキテクチャは、ハニカム格子のサイトとリンク上に配置されており、ルーティング遅延とアイドルギャップを生じさせ、通常は非マルコフ位相緩和とコヒーレントなZZクロストークが蓄積する原因となります。これらの接続制約を克服するため、研究チームはブリッジアンシラを用いた深さ最小化の「fold-unfold」SWAP埋め込みと、堅牢な動的デカップリング(DD)を共同設計しました。Quantum ElementsのOrbit Qiskit Functionを介して実装されたDDプロトコルは、アイドル時間ノイズを抑制し、表面符号距離がd = 3(37量子ビット)から異方性(dx, dz) = (3, 5)および(5, 3)構成(65量子ビット)へ拡大するにつれて、方向性のあるサブスレッショルドスケーリングを可能にしました。
| [ IBM Heavy-Hex 表面符号デモンストレーションとベンチマーク指標 ] | ||
|---|---|---|
| ハードウェアと埋め込み仕様 | 誤り抑制と緩和スタック | 実証されたサブスレッショルドスケーリング |
| • QPU: IBM Heron 156量子ビットプロセッサ• 接続性: Heavy-Hex ハニカム格子• 埋め込み: SWAPベースのFold-Unfold | • ソフトウェア層: Orbit Qiskit Function• 制御技術: ギャップ対応の堅牢なDD• 抑制されたノイズ: ZZクロストークと位相緩和 | • スケール: d = 3 (37Q) → (3,5) & (5,3) (65Q)• QEC実行: 最大10サイクル (深さ >140)• 操作数: 2,200エンタングリングゲート |
Daniel Lidar（USC量子情報科学技術センター所長兼Quantum Elements CSO）とArian Vezvaeeが共著したこの論文は、定常ノイズを仮定せずにサイクルごとの論理誤り率を正確に分離するSPAM対応のエンタングルメント忠実度（EF）指標を導入しています。また、この研究は「見せかけのサブスレッショルド主張」に対して警告を発し、高度なDD誤り抑制がハードウェア制御シーケンスに統合されていない場合、未緩和のアイドルノイズがスケーリング挙動を偽って模倣する可能性があることを証明しています。
この実験的マイルストーンは、USCとQuantum Elementsによる古典的デジタルツインシミュレーションに関するこれまでの共同研究に基づいています。2026年6月に両社は、Physical Review LettersにQuantum Monte Carlo (QMC)法を発表しました。これは、開系密度行列を確率的に圧縮して97量子ビットの表面符号回路を古典的な符号問題に遭遇することなくシミュレートするもので、ハードウェア校正に基づくQEC設計のためのシミュレーション基盤を確立しました。
EIN Presswireの公式ニュースリリースはこちら、Nature Communicationsの査読付き論文（Vezvaee et al., 2026）はこちら、IBM Quantum Functions (Orbit)の統合詳細はこちら、Quantum Elements & USCのQMCノイズ回路シミュレーション法に関する以前のレポートはこちらでご覧いただけます。
2026年9月17日
