NTT株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：島田 明、以下「NTT」）は、立命館大学理工学部の大坂博幸教授との共同研究により、分散型量子コンピュータにおいて重要となる「チップ間量子操作」の成功確率限界を計算する手法を開発しました。分散型量子コンピュータでは、複数のチップをまたぐ処理に量子もつれを用いますが、実際の量子もつれにはノイズが含まれるため、量子操作が失敗する場合があります。本研究では、無数にある量子操作の実現方法を代数幾何に基づいて分類探索することで、成功確率の限界を計算します。これにより、従来法より10倍以上高精度に、100倍以上高速な計算が可能となりました。本手法は、光量子方式を含む多様な量子コンピュータの実現方式に加え、量子操作、チップ構成、ノイズの種類に広く対応します。今後は、実デバイスの条件に基づく高品質な分散型量子コンピュータのチップ設計への活用をめざします。本成果は、Letters in Mathematical Physicsに掲載されました。

図1　分散型アーキテクチャによる量子計算の処理方法と課題

詳細は、以下のプレスリリースをご覧ください。
https://www.ritsumei.ac.jp/profile/pressrelease_detail/?id=1343

用語解説

• ※1 量子チップ：
  電子や光子などのミクロな粒子を量子ビットとして制御できるよう、基板上の回路として作り込んだ量子コンピュータの最重要部品です。代表例として、超伝導回路、半導体量子ドット、光量子回路などがあります。
• ※2 量子もつれ：
  離れた量子ビット同士が強い相関を持つ、量子力学特有の性質です。別々のチップ上にある量子ビットを連携して操作するための重要なリソースとなります。
• ※3 量子操作：
  量子ビットの状態を変化させる処理のことです。量子コンピュータでは、量子ビットに対して量子ゲートや測定などの操作を行うことで計算を進めます。
• ※4 代数幾何：
  数式で表される図形や空間の性質を調べる数学分野です。