誤り訂正できる光量子コンピューターに前進、基本素子「GKP量子ビット」を実現。そのGKP量子ビットを光によってつくり出すことに世界で初めて成功致しました。 東大など

東京大学の古澤明教授

（科学技術振興機構提供）

2024/2/27(火) 17:27配信

　光を使う次世代計算機として期待が大きい「光量子コンピューター」は、計算誤りを自ら訂正する機能に必要な基本素子「GKP量子ビット」の実現が必要とされる。そのGKP量子ビットを光によってつくり出すことに世界で初めて成功した、と東京大学などの共同研究グループが発表した。 　光量子コンピューターは、量子コンピューターの中でも室温で動作し、小型化が期待できることなどから世界中で激しい開発競争が展開されている。しかし超電導量子コンピューターなどでは実現例があるGKP量子ビットは成功していなかった。研究グループは今回の成果により、誤り訂正できる光量子コンピューターの実用化に向け大きく前進したとしている。

研究グループは、東京大学大学院工学系研究科の古澤明教授、アサバナント・ワリット助教らのほか、情報通信研究機構（NICT）、理化学研究所、チェコ共和国のパラツキー大学、ドイツのマインツ大学の研究者で構成した。 　量子コンピューターは光や原子、電子など量子と呼ばれる極めて小さな物質の性質を使う。従来型コンピューターは情報の最小単位「ビット」を0か1で表すのに対し、「0と1が混ざった状態」の「量子ビット」を利用する。ハードウエアに光量子のほか、超電導、イオン、半導体などを利用するさまざまな方式があるが、いずれも計算途中で誤りが起きやすい。

　量子ビットは壊れやすい性質があるため、多くの量子ビットを連携させて“1つの量子ビット”として構成する。これが「論理量子ビット」で、いくつかの方法がある。GKP量子ビットはその一つで、その完成度は量子コンピューターの計算誤り訂正の鍵を握るとされる。

　古澤教授らが研究開発している光量子コンピューターは、量子ビットに光の信号の波と言えるパルスを使う。研究グループはまず、超電導を使った高性能の光子検出器を開発した。この検出器は同じ工程を繰り返すことで、質の高い量子ビット連携状態をつくることができるという。