ポイント
- 誤り耐性型量子コンピューターに必要な論理量子ビットを光で生成した。
- 従来手法では非常に多数の量子ビットを用いて1つの論理量子ビットを構成するのに対し、今回初めて1つの光パルスを用いた論理量子ビット生成を実現した。
- 生成した量子ビットの性能をさらに向上させ、既存の大規模光量子プロセッサーと組み合わせることで、大規模誤り耐性型高速光量子コンピューターの実現が期待される。
東京大学 大学院工学系研究科の紺野 峻矢 大学院生（研究当時）およびアサバナント ワリット 助教、古澤 明 教授らの研究チーム、情報通信研究機構（以下、ＮＩＣＴ）、理化学研究所、チェコ共和国のＰａｌａｃｋý ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙのＰｅｔｒ Ｍａｒｅｋ 准教授およびＲａｄｉｍ Ｆｉｌｉｐ 教授、ドイツ連邦共和国のＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＭａｉｎｚのＰｅｔｅｒ ｖａｎ Ｌｏｏｃｋ 教授は、伝搬する光の論理量子ビットであるＧｏｔｔｅｓｍａｎ－Ｋｉｔａｅｖ－Ｐｒｅｓｋｉｌｌ量子ビット（以下ＧＫＰ量子ビット）を世界で初めて生成しました。
誤り耐性型量子コンピューターを実現するため、通常は非常に多数の量子ビットを用いて、それらを１つの論理量子ビットとして構成します（以降、区別のため、通常の量子ビットを物理量子ビットと呼びます）。この方法では用いる物理量子ビットの数が膨大であることが、実用的な量子コンピューターへの最大の障壁となっています。一方、ＧＫＰ量子ビットは、１つの光パルスの中で１つの物理量子ビットを用い１つの論理量子ビットの生成を実現できます。これまでＧＫＰ量子ビットは有力視されてきましたが、光では実現に至っていませんでした。
本研究では、東京大学とＮＩＣＴが共同開発した超伝導性を用いた光子検出器を用いて、光におけるＧＫＰ量子ビットの生成を世界で初めて実現しました。このＧＫＰ量子ビットは同研究グループで実現された大規模光量子プロセッサーと相性がよく、大規模な誤り耐性型光量子コンピューターの誤り耐性につながると期待されます。
本研究成果は、２０２４年１月１８日（米国東部時間）に「Ｓｃｉｅｎｃｅ」に掲載されます。
本研究は、科学技術振興機構 ムーンショット型研究開発事業 ムーンショット目標６「２０５０年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現」（プログラムディレクター：北川 勝浩 大阪大学 大学院基礎工学研究科 教授）研究開発プロジェクト「誤り耐性型大規模汎用光量子コンピュータの研究開発（ＪＰＭＪＭＳ２０６４）」（プロジェクトマネージャー（ＰＭ）：古澤 明 東京大学 大学院工学系研究科 教授）、「ネットワーク型量子コンピュータによる量子サイバースペース（ＪＰＭＪＭＳ２０６６）」（ＰＭ：山本 俊 大阪大学 大学院基礎工学研究科／量子情報・量子生命研究センター 教授）による支援を受けて行われました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（４９０ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Logical states for fault-tolerant quantum computation with propagating light”
- ＤＯＩ：10.1126/science.adk7560
＜お問い合わせ先＞
-
＜研究に関すること＞
アサバナント ワリット
東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻 助教
Tel：03-5841-6823 Fax：03-5841-6857
E-mail：warit
ap.t.u-tokyo.ac.jp -
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
櫻間 宣行（サクラマ ノリユキ）
科学技術振興機構 ムーンショット型研究開発事業部
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
Tel：03-5214-8419 Fax：03-5214-8427
E-mail：moonshot-infojst.go.jp -
＜報道担当＞
東京大学 大学院工学系研究科 広報室
Tel：03-5841-0235 Fax：03-5841-0529
E-mail：kouhoupr.t.u-tokyo.ac.jp情報通信研究機構 広報部 報道室
E-mail：publicity
理化学研究所 広報室nict.go.jpTel：050-3495-0247
E-mail：ex-pressml.riken.jp科学技術振興機構 広報課
〒102-8666 東京都千代田区四番町５番地３
Tel：03-5214-8404 Fax：03-5214-8432
E-mail：jstkohojst.go.jp