概要

イオントラップ方式による光接続型誤り耐性量子コンピュータの実現を目指すものです。2030年までに、100量子ビット規模の量子コンピュータを構築し、量子誤り訂正や論理演算の実証、さらに1,000量子ビット超へ拡張可能な万能単位セル（UUC）や多重光接続などの基盤技術を確立します。これらを発展させ、2050年には複数の量子処理ユニット（QPU）が連携する百万量子ビット級の量子スーパーコンピュータを実現し、新素材開発・創薬・エネルギー最適化など社会課題を根本から変革する計算基盤の創出を目指します。

2030年までのマイルストーン

2030年までに、本プロジェクトは誤り耐性量子計算を実現する基盤構築を目指します。まず、100量子ビット規模のイオントラップ量子コンピュータを構築・安定稼働させ、量子誤り訂正や論理演算の実証を行います。同時に、1,000量子ビット超に拡張できる要素技術として、量子CCD、微小光共振器による光インターフェース、近接場高忠実度ゲート、集積光回路、複数サイト蛍光測定を開発します。これらの技術を集約した万能単位セル（UUC）の実証（図1）と、多重化された光接続による遠隔量子もつれ生成を達成し、日本発の拡張可能量子アーキテクチャの国際的優位性確立を目指します。

図1　万能単位セル（UUC）概略図

2028年までのマイルストーン

誤り耐性量子コンピュータの実現に向けた基盤技術を確立します。まず、100量子ビット級の初号機を構築・稼働させ、量子誤り訂正の実装から復号までの一連の操作を実証します（図2）。同時に、将来の1,000量子ビット級への拡張に不可欠な要素技術として、微小光共振器によるイオン–光子もつれ生成、三次元集積光回路、RF近接場ゲート用三次元トラップ、複数サイト蛍光検出系などの先進デバイスを開発し、性能評価を進めます。さらに、量子CCDによる高速シャトリング、多チャンネル光フィードスルー、イオン協同冷却など、拡張性を支える基盤技術を整備し、2030年以降の大規模QPU統合に向けた応用段階の技術的土台を構築します。

図2　イオントラップ量子コンピュータ（初号機）
（マインツ大学提供）

課題推進者

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