概要

独自に開発した量子ルックアップテーブル法を発展させ、大規模な誤り耐性のある量子演算を実現します。それにより、2050年には、常温動作を特長とする大規模な光量子コンピュータの実現を目指します。
誤り耐性実現のための論理量子ビットを生成し、汎用量子計算に必要な全ての量子ゲート（量子演算）を誤り耐性型にします。そのために、時間領域多重を行うのに十分な帯域を有し、誤り耐性計算が可能となるスクイージングレベル（誤り耐性閾値）を超えるのに十分なレベルのスクイーズド光、安定して光量子計算を行うための光量子コンピュータモジュール、および論理量子ビット等を生成する任意量子状態発生器のための超伝導光子数識別器を研究開発していきます。
これまでの開発技術を結集した光量子コンピュータを写真に収めました。さらに高速化するための研究とともに、これをクラウドコンピュータとして運用できるようソフトウェア技術も開発準備しています。

写真：理研に設置した光量子コンピュータ実機

2030年までのマイルストーン

電気信号処理系を持つ誤り耐性型大規模汎用光量子コンピュータ実現に向けた研究開発を行います。この実現のためには、私たちが世界で初めて成功し現在では世界標準である連続量量子テレポーテーションを応用して、時間領域多重汎用光量子コンピューティングの手法を用います。量子計算を行うために、クラスター状態という完全にもつれた量子状態を用います。クラスター状態はスクイーズド光を用いて生成します。必要とされるスクイーズド光のスクイージングレベルはできるだけ低くしたいので、量子ビットへの要求の緩和、および更なる誤り耐性閾値の低減を目指します。そして電気信号処理系をやめ、全て光信号処理だけによる誤り耐性型全光学式光量子コンピュータ実現に向けて、量子誤り訂正実験を成功させます。

2028年までのマイルストーン

時間領域多重汎用光量子コンピューティングの手法で、共振器構造を持たない導波路光パラメトリック増幅器を開発し、広帯域スクイーズド光生成を行います。スクイージングレベルは、現在共振器を使い狭帯域で実現されているスクイージングレベルと同等、あるいはそれ以上のスクイージングレベルを目指します。開発していく導波路光パラメトリック増幅器ではテラヘルツの帯域で15 dBのスクイーズド光の生成を目指します。こうして誤り耐性型全光学式光量子コンピュータ実現に向けて、量子誤り耐性閾値を超える量子もつれ光を実現します。

課題推進者

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