東京大学,日本電信電話株式会社,産業技術総合研究所,大阪大学,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和４年７月６日

東京大学
日本電信電話株式会社
産業技術総合研究所
大阪大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

量子計算機のハードウェアとアルゴリズムのエラーを抑制できる手法を開発

～演算を高精度化する一般的な枠組みを提唱～

ポイント

東京大学 大学院工学系研究科の吉岡 信行 助教、ＮＴＴコンピュータ＆データサイエンス研究所の徳永 裕己 特別研究員、鈴木 泰成 研究員、遠藤 傑 研究員、産業技術総合研究所の松崎 雄一郎 主任研究員、大阪大学 量子情報・量子生命研究センターの箱嶋 秀昭 特任助教（常勤）は、量子計算機による量子多体計算アルゴリズムに伴う起源不明のエラーを効率的に除去する手法を開発しました。

量子計算機とは、量子的な状態（量子状態）の重ね合わせおよびその干渉によって、計算を実行する装置の総称です。量子計算機を用いて演算を精密に実行するためには、多くの技術的障害を乗り越える必要があります。中でも、最も大きな課題として挙げられるのが、外部環境との相互作用やハードウェアの不完全性などによって生ずる、エラー（誤り）の抑制です。量子ビットなどのリソースが限られたデバイスにおいても威力を発揮する効率的な計算手法の研究が進められていますが、実用的な観点からはいまだ発展途上の段階にあるのが現状と言えます。

本研究グループは、起源不明のノイズの影響を受けた量子状態を複数個並列に準備した上で干渉させれば、ハードウェアにおけるノイズの影響とアルゴリズム自体に内在する誤差のいずれも抑制できることを発見し、ハードウェアへの負担を最小限に抑えて計算エラーが抑制できる新たなフレームワークを構築しました。この手法は、演算精度が比較的低い量子ビットを多数備えている量子計算機において、大きな威力を発揮するものと期待されます。

本研究は、２０２２年７月６日（米国東部夏時間）に米国科学雑誌「Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ」のオンライン版に掲載されます。

本研究は、以下の支援により実施されました。
－ＪＳＴ さきがけ研究「ヘテロジニアスな設計と制御に基づく誤り耐性量子計算（課題番号：ＪＰＭＪＰＲ１９１６）」
「完全秘匿性を実現する量子ＩｏＴアーキテクチャの構築（課題番号：ＪＰＭＪＰＲ１９１９）」
「量子エラー抑制の基礎理論の構築および実用的手法の提案（課題番号：ＪＰＭＪＰＲ２１１４）」
「量子並列回路を用いた計算基盤の構築（課題番号：ＪＰＭＪＰＲ２１１９）」
－ＮＥＤＯ委託業務「量子計算およびイジング計算システムの統合型研究開発（ＪＰＮＰ１６００７）」
－ＪＳＴ「共創の場形成支援プログラム（ＣＯＩ－ＮＥＸＴ） 政策重点分野（量子技術分野） 量子ソフトウェア研究拠点（ＪＰＭＪＰＦ２０１４）」
－ＥＲＡＴＯ「中村巨視的量子機械プロジェクト（ＪＰＭＪＥＲ１６０１）」
－文部科学省 光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Ｑ－ＬＥＡＰ）「知的量子設計による量子ソフトウェア研究開発と応用（課題番号：ＪＰＭＸＳ０１２０３１９７９４）」
「超伝導量子コンピュータの研究開発（課題番号：ＪＰＭＸＳ０１１８０６８６８２）」
－ムーンショット型研究開発事業「誤り耐性型量子コンピュータにおける理論・ソフトウェアの研究開発（課題番号：ＪＰＭＪＭＳ２０６１）」

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Generalized Quantum Subspace Expansion”
ＤＯＩ：10.1103/PhysRevLett.129.020502

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Generalized Quantum Subspace Expansion”

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